Авиаконструкторы соревнуются с Природой
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Нередко можно слышать: то, что «придумала» природа, снабдив живые существа всевозможными «техническими» находками, никакой конструктор в машине или механизме повторить не в состоянии. Совершенство гидродинамики у дельфинов, сверхчувствительность эхолокации у летучих мышей, поразительная экономичность полета птиц и насекомых — все это достойно почтительного восхищения любого инженера: в металле, копируя природу, этого, мол, не достичь.
А так ли обстоят дела в действительности? Если судить по результатам исследований, проведенных американскими учеными в сфере эволюционной морфологии и экологии животных, то, например, энергетическое совершенство летательного аппарата птиц можно даже поставить под сомнение. Только судить об этом совершенстве надо не так, как делалось до сих пор.
Обычно самолет и птицу сравнивали по отношению весовой нагрузки к мощности. У птиц это отношение значительно выше. Так, у белошеего ворона данный показатель превосходит аналогичный у турбореактивного самолета «Боинг» в восемьдесят с лишним раз! Авторы исследования считают: если птицу и самолет сравнивать с учетом скорости полета, то окажется, что по уровню энергетического совершенства птица не обладает какими-либо необычайными преимуществами. У того же ворона скорость в час 36 километров, а у «Боинга» — 890 километров.
Сравнивали птиц с самолетами и по-другому, сопоставляя фактическую дальность полета с количеством затраченного горючего. Подопытными птицами были американские славки. Измерения показали, что славки, пролетев 1300 километров, потеряли 0,165 стартовой массы. А у самолета «Ли-2» при дальности полета 2090 километров относительная потеря массы составляет 0,182.
Значит, авиаконструкторы могут довольно потирать руки: их творения по своим техническим данным не уступают творениям Природы? Судя по приведенным данным, да. Но можно ли впрямую вводить в расчет, допустим, теплотворную способность бензина и жира (он — «горючее» у птиц), не учитывая энергетические затраты, пошедшие на добычу нефти, производство топлива? И потом: то, что скорость у птиц меньше, не всегда минус. Известно, например, что сверхзвуковые авиалайнеры энергетически менее совершенны, чем обычные, поршневые, сравнительно тихоходные самолеты. Не окажется ли в конечном итоге, что наиболее энергетически совершенным станет летательный аппарат Икара — мускулолет с крыльями, и авиаконструкторам все-таки придется воспользоваться изобретенным Природой принципом машущего крыла?