Поговорим о науке: как изучение птерозавров может помочь авиаконструкторам
В рубрике «Поговорим о науке» предлагается к обсуждению тема, связанная с исследованиями биомеханики полёта.
Не секрет, что отдельные современные летательные аппараты (включая БПЛА) создавались после тщательного изучения и анализа движения птиц и насекомых. Их биомеханика часто давала инженерам понимание того, какой вариант конструкции планера самолёта или беспилотника, винтовой схемы вертолёта может быть оптимальным при решении той или иной конструкторской задачи.
При этом нужно учесть и тот факт, что изучение оперения птиц, их мышечной структуры наравне с мышечной структурой, например, рукокрылых, началось задолго до появления первых летательных аппаратов. Человек наблюдал, делал выводы, пытался опробовать применительно к самому себе. Как известно, получалось с разной степенью успеха. Но упрямство одних, наблюдательность других и гениальность третьих в итоге всё же привела к тому, что человек поднялся в небо.
Однако изучение биомеханики живых организмов, обладающих способностью к полёту, на этом не закончилось. Продолжается оно и сегодня. Причём зачастую изучение может показаться более чем экзотичным.
Так, одна из групп специалистов занимается изучением биомеханики полёта вымерших видов, чтобы получить детальные данные о возможности её применения к современным летательным аппаратам в том или ином виде. В первую очередь изучению подвергаются птерозавры. Если говорить упрощённо, то это вымершие миллионы лет назад летающие ящеры, а точнее – летающие архозавры. Причём это самые крупные способные к полёту живые существа, когда-либо населявшие Землю. По крайней мере, к настоящему моменту ни о каких более крупных летающих живых организмах не известно. Считается, что от летающих архозавров в итоге произошли птицы.
Среди наиболее крупных птерозавров можно выделить, например, арамбургиану (арамбургианию) филадельфию с размахом крыльев до 13 метров, а также хацегоптерикса, размах крыльев которого достигал 11 метров. При этом есть лишь оценочные данные о массе этих существ. И данные эти – «не менее 200 кг для взрослых особей».
Так чем же вымершие птерозавры могут помочь современной авиации?
Учёные, занимающиеся изучением полёта птерозавров, ставят своей задачей исследование природных решений для обеспечения стабильности крупного объекта в полёте, возможности взлёта фактически с места при учёте сочетания площади поверхности крыла и способности его сложить и расправить.
Проблема в том, что учёным приходится делать анализ исключительно на окаменелостях, которые «оживляет» компьютерная программа. Она достраивает мышечную структуру, позволяя определить основные узлы нагрузки на скелете при взлёте и дальнейшем полёте.
Учёные говорят о том, что наибольший интерес вызывает анатомия крыльев птерозавров. Так, упомянутые, арамбургианы имели возможность использовать крылья не только для своего полёта, но и для перемещений по поверхности земли.
Отмечается, что есть три достаточно хорошо сохранившихся окаменелости крупных птерозавров. И эти окаменелости позволяют увидеть и изучить слои мембраны их крыльев. Учёные полагают, что такое исследование позволит сделать вывод об эластичности биологического волокна крыла древнего животного.
Предполагается, что так называемый баллистический взлёт для птерозавров отличался особенностями. Дело в том, что возможность подпрыгнуть на нужную для размаха крыльев высоту существу массой в несколько сотен кг, не так велика. Поэтому предложена модель, согласно которой те же арамбургианы отталкивались локтями от земли и в момента отрыва получали возможность расправить крылья. Есть вариант и отталкивания с задних конечностей с расправлением крыльев в вертикальном положении.
Считается, что такой вариант помог бы подниматься в воздух роботизированным беспилотникам с меньшими затратами топлива, которые необходимы при разбеге по ВПП.
Дополнительно изучается эффект парусности для таких огромных летающих существ как птерозавры. Ведь при мембранном устройстве крыльев с размахом до 13 м сильный порыв ветра мог бы попросту «сдуть» птерозавра «с курса». Но вряд ли это было так. Техника полёта объекта с большим размахом крыла, способного менять форму при полёте на высокой скорости, как сообщается, может быть использована не только для летательных аппаратов, но и для средств приземления – например, управляемых парашютных систем, специальных костюмов и т.п.
Это, пожалуй, тот случай, когда палеонтология вполне может помочь современной авиаконструкторской школе нестандартными решениями.
Информация