ТАЙНИ НА ЛЕТЯЩ ПОЛЕТ

... Моделът излетя от всяка позиция. Достатъчно беше да завърти гумения мотор и двукрилата „птица“, енергично отблъсквайки се с крила, започна бързо ускорение в небето. Изглеждаше изключително проста. Но простотата на формите не му попречи да се превърне в прототип на цяла фамилия подобни устройства с двигатели от различен тип и мощност. Обединяваше ги едно: почти всички мухи уверено се издигаха нагоре. И тяхната тайна, вероятно, беше в първоначалната простота, в първоначалния идеален съюз на масово-инерционни и аеродинамични сили ...

Полетният механизъм на малката южноамериканска птица колибри е един от най-интересните по отношение на аеродинамиката. Факт е, че работата на крилата на колибри е може би най-простата: те се движат в почти хоризонтална равнина и повдигането възниква върху крилото, независимо от посоката на неговото движение.

На пръв поглед изглежда, че е много просто да се изгради достатъчно голям механичен модел на колибри, но тук идва неумолимият постулат, според който инерционните сили на масата се увеличават толкова значително с увеличаване на размера на механизма, който, може би в природата няма материал, който да ги издържи. Да се прави модел с размерите на птица е безсмислено.

Нека разгледаме по-отблизо фазите на крилата на колибри. Всеки от тях се движи по дъга на кръг; в крайните точки крилото се забавя, спира и започва нова фаза, докато ъгълът му на атака се променя на противоположния.

Но трябва ли да копираме сляпо този процес върху модела: защо в крайна сметка да спрем крилата в "мъртви" точки, не е ли по-лесно, без да прекъсваме клапата, да прескочим лявото крило в дясната страна на модела, и дясното крило едновременно, съответно, отляво.

Сравнение на движението на крилото на колибри и неговия механичен модел:

А - сектор на промяна на посоката на движение на крилата на колибри и обръщане на ъгъла им на атака; Б - сектори на взаимозаменяемостта на крилата на модела.

Ще подредим крилата в две успоредни равнини - приблизително същите като витлата на коаксиален хеликоптер. Първо, носещите равнини ще се въртят една към друга; в близост до равнината на симетрия на модела ще настъпи така наречената взаимозаменяемост: дясното крило ще стане ляво и, обратно, лявото крило ще стане дясно.

Въпреки тази разлика от прототипа, полетът на модела практически няма да се различава от полета на птицата. Дори чисто визуално се създава илюзията, че „полувинтовете“ не се въртят, а извършват махащи движения в хоризонталната равнина. Но, разбира се, въпросът не е във външната прилика, а във физическите основи на ефекта.

Нека разгледаме по-отблизо приликите между полетните механизми на модела и прототипа. Крилото на колибри прави замах в определен сектор на кръга. Подобен сектор може да бъде разграничен в модела, всъщност той се доближава до полукръга, но не е равен на него. В люлеещите се сектори (при колибри) крилата се движат напред, след което следва моменталното им спиране, след което те започват да се движат назад, докато ъгълът на атаката им се променя на противоположния.

Както в птицата, така и в модела могат да бъдат намерени още два кръгли сектора, разположени близо до равнините на тяхната симетрия: при колибри това са сектори на промяна на посоката на движение на крилата и обръщане на ъгъла на атака и в модела, сектори на взаимозаменяемост на крилата.

В последната крилата на модела не работят като система за махане: ефектът на махането завършва малко по-рано от момента, в който равнините съвпадат по надлъжната ос, и започва едва след като преминат тази позиция близо до оста на симетрия. Физически секторите на взаимозаменяемост се дефинират като секциите на преход от люлеещия се режим на едната посока към люлеещия се режим на другата посока.

И така, можем да направим два извода. Първият е, че и колибрите, и моделът имат сектори с размахване на крилата, ясно маркирани отдясно и отляво на равнината на симетрия. Те са адекватни - и в двата случая се извършва една и съща работа, в тези сектори крилата изпълняват ролята на системи за махане. И втората - близо до равнината на симетрия има сектори за промяна на посоката на движение на крилата и промяна на ъглите на атака (при колибри) и сектори за взаимозаменяеми крила и промяна на ъглите на атака (в модел). И в двата случая в тях се изпълнява по една функция - плавно еластично изменение на посоката на движение на крилата със съответно изменение на ъглите на атака.

Най-простият модел на маховик с резистомотор:

1 - релса на фюзелажа, 2, 5 - крила, 3 - лагерна скоба, 4 - ос на горното крило, 6 - гумен двигател, 7 кука.

Погледнете снимката. Не е ли моделът съвсем прост и напомня на всички за добре познатия схематичен модел на гумено-моторния коаксиален хеликоптер? Единствената разлика е, че витлата, познати на външния вид, се заменят с въртене в противоположни посоки от нищо на пръв поглед небалансирани крила.

Но този дисбаланс е очевиден. Ако разгледаме процеса на движение на такова крило или, ако искате, полувита, като се вземат предвид не само масово-инерционните сили, но и аеродинамичните сили, се оказва, че инерционният дисбаланс е придружен от аеродинамичен дисбаланс. Както се показва от експерименти с подобни модели и последваща интерпретация на получените резултати, инерционният дисбаланс на масата е като че ли в противофаза с аеродинамичния дисбаланс. Принципът на автостабилизиране на такъв апарат е в действието на комплекс от сили, действащи върху крилата - аеродинамични и инерционни. Именно това дава възможност да се разглежда такова устройство не като хеликоптер с коаксиални витла, а като маховик - машина с махащи крила.