Иосиф Халифман - Операция „Лесные муравьи"
Теперь всё это в прошлом. Выдающийся советский математик, ныне президент Академии наук СССР, академик М. В. Келдыш разработал специальную теорию возникновения внезапных колебаний крыла и оперения самолета под действием аэродинамических сил. На основе этой теории были найдены способы устранения флаттера. Коварное препятствие на пути создания новых самолетов удалось устранить, утяжеляя у конца крыльев переднюю кромку. Там, где имеется такое утяжеление, вредные колебания не возникают.
Но ведь птеростигма — это и есть утолщение передней кромки конца крыльев!
Получается, что биологи, исследуя полет насекомых, обнаружили на крыльях стрекозы в птеростигме прообраз того самого приспособления, которым авиационные конструкторы после долгих и дорогостоящих поисков оснастили крылья скоростных самолетов. И прообраз этого усовершенствования, оказалось, существует на крыльях многих насекомых миллионы лет.
Предки современных стрекоз, известные по отпечаткам в отложениях пермского периода, также имели на своих крыльях птеростигмы.
Именно в связи с раскрытием назначения птеростигмы на крыльях стрекозы М. К. Тихонравов говорил, что природа иногда указывает, как самые сложные задачи решаются с поразительной простотой.
В 1972 году в известном всему научному миру «Журнале сравнительной физиологии» была напечатана обстоятельная статья шведского исследователя Норберга Эке. В ней говорилось о том, как в природе с удивительной простотой, о какой писал М. К. Тихонравов, решаются самые сложные задачи.
«Птеростигма имеет большую массу, чем окружающие участки крыла той же площади», — подчеркнул в статье Эке. «У разных насекомых, в первую очередь у стрекоз, — рассказывает учёный, — определяли положение оси вращения крыла и положение центра тяжести в последовательных отрезках крыла. Всюду, во всех отрезках ось вращения обнаруживалась впереди центра тяжести. Всюду, за исключением одного отрезка — отрезка со стигмой, где центр тяжести находился перед осью вращения»[4].
Специалистами давно установлено, что при активном полете критические скорости ниже, чем при планировании, по причине очень опасной тенденции к пикированию крыла и именно птеростигма предотвращает возникновение этой опасности.
Когда на примере стрекоз подсчитали, насколько может быть повышена критическая скорость полета при птеростигме и насколько птеростигма отодвигает угрозу флаттера, оказалось: вес птеростигмы не превышает одной тысячной веса тела насекомого, а критическая скорость полета может в иных случаях возрастать на 25 процентов!
Дальнейшие исследования энтомологов Гетеборгского университета показали, что для мелких насекомых птеростигма делает крыловой взмах более эффективным при медленном или парящем полете, тогда как у крупных насекомых большее значение имеет повышение уровня критической скорости полета.
Птеростигма есть обычно на крыльях у стрекоз, сетчатокрылых, в том числе у муравьиного льва, с личинкой которого нам предстоит познакомиться, у сеноедов, клопов, наконец, у перепончатокрылых, в том числе и у муравьёв. Некоторые насекомые, имеющие птеростигму, способны при полете активно контролировать угол пикирования, но это не уменьшает значения птеростигмы: она своё назначение выполняет — срабатывает, не расходуя энергии.
Разве эта история не достойна стать сюжетом новой басни? Мораль здесь говорила бы человеку: «Учись у природы, набирайся у нее ума, чтоб уметь все делать лучше, чем сама природа!»
Опыт с увеличенными в десять-пятнадцать раз по сравнению с естественными и изготовленными из бумаги и целлофана моделями машущих крыльев насекомых, испытания их в жидкой среде помогли разобраться, что может создавать у них силу тяги и подъемную силу.
Произведенная Ю. М. Залесским сверхскоростная съемка показала, что крыло бабочек, например, совершает в полете не простое машущее движение, но ещё и волнообразно изгибается при этом.
Другие насекомые летают иначе. Крылья двукрылых (мух, комаров) или перепончатокрылых (пчел, ос, муравьёв) в полете все время меняют угол атаки и заносятся то вперед, то назад, так что вершина крыла непрерывно описывает восьмеркообразную кривую.
Когда группа советских инженеров пристроила к лопастям ветряного двигателя дополнительные подвижные крыловидные лопасти, которые также производили восьмеркообразные движения, то ветряк заметно выиграл в мощности и стал исправно и производительно работать даже при самом слабом ветре.
Изучение крыла и летных способностей насекомых открывает бесконечные возможности создавать разнообразные оригинальные устройства для стоячего полета, парения, планирования, подъема, приземления.
В мире насекомых обнаружено в то же время множество удивительно точно решенных задач не только из области аэродинамики, но и из многих других областей прикладной физики.
Те, кто занимается оптикой, находят у насекомых неожиданные приспособления для различения частей спектра, разных состояний света, цвета, яркости, формы, позиций, расстояний…
Звучащие и воспринимающие звук устройства насекомых давно привлекают внимание конструкторов, работающих над совершенствованием разных средств беспроволочной воздушной и подводной связи…
Стилеты жалоносных, буравы древоточцев, особенно яйцеклады рогохвостов — все эти гибкие и тонкие самозаглубляющиеся иглы, которыми многие наездники с загадочной быстротой пронзают древесину, давно привлекают внимание бурильщиков.
Точно так же и химический состав и физические свойства паутины пауков и шелковой нити завивающихся в кокон личинок сотен видов насекомых ждут анализа, обещающего сказать много интересного и поучительного текстильщикам, специалистам по органической химии, изобретателям новых пластмасс.
Особого внимания заслуживают антенны — усики насекомых. Обонятельная чувствительность этих органов превосходит всякое воображение.
Знаменитый исследователь насекомых Фабр показал, что самцы грушевой сатурнии могут находить самок за несколько километров. В опытах, проводившихся уже после Фабра, самцы безошибочно отличали ящички, в которых год назад содержались самки. А ведь стоит отрезать у бабочки обе антенны, как она совершенно теряет способность ориентироваться по запаху.
Пеленги, определяемые с помощью усиков, могут быть, видимо, не только ароматными, звуковыми или ультразвуковыми.
Многие насекомые, даже если их ослепить, безошибочно находят воду: усики действуют в этом случае как влагоискатель. Паразитическое насекомое — наездник Эфиальтес — с помощью своих антенн отыскивает на коре дерева место, под которым в толще древесины, на глубине нескольких сантиметров, находится личинка нужного ему вида усачей или рогохвостов. Почуяв личинку, наездник сгибает антенны почти пополам и прикладывает их к коре, находит точку сверления и пронзает яйцекладом древесину, без промаха поражая спрятанную в глубине личинку.
