Летучие мыши и птеродактили

Давление, создаваемое ветром, растет как квадрат его скорости. При сильномветре оно действительно становится очень большим и соответственно весьмавозрастает нагрузка на поддерживающую основу, или “скелет” конструкции.Если следовать традициям нашей, западной, инженерной школы, с этим поделатьничего нельзя, поскольку мы скорее умрем, чем позволим мембране, котораяможет быть парусом, частью самолета или чем-либо иным, заметно прогнутьсямежду поддерживающими ее опорами. Конечно, ткань не может оставаться принапоре ветра абсолютно плоской, но мы делаем все, чтобы она была натянутакак можно туже. О чем мы действительно заботимся, так это о том, чтобысистема, на которой крепится ткань или мембрана, была прочной, тяжелойи дорогой, мы надеемся, что это гарантирует ее от поломок, хотя зачастуюона все же ломается.

Например, в состав оснастки современных скоростных яхт обычно входятрангоуты из металлических трубок и почти не поддающиеся растяжению териленовыепаруса. Этот аэродинамический механизм делает свое дело с помощью множестваканатов и тросов, которые в свою очередь натянуты до устрашающей степенивантами, лебедками и гидравлическими домкратами, и все это направлено нато, чтобы совладать с приложенными к парусам огромными нагрузками, возникающимипод напором ветра. Вся эта конструкция – чудо не только по своей инженерной”эффективности”, но и по своей стоимости. Суда такого рода вызывают у находящихсяна их борту чувство напряженности и уж никак не позволяют расслабиться.

Однако более простой и дешевый выход из положения состоит в том, чтобыпозволить парусу прогибаться между поддерживающими элементами, на которыеон натянут. Тогда при возрастании силы ветра радиус кривизны будет уменьшаться,и поэтому сила натяжения материала паруса будет, грубо говоря, оставатьсяодной и той же, как бы силен ни был ветер. При этом, естественно, нужнобыть уверенным в том, что такое поведение парусов, помогая решить конструктивныепроблемы, не породит проблем аэродинамических.

Элегантный способ добиться этого был изобретен китайцами, которые, неподвергаясь слишком большому риску, с древнейших времен плавали по морям.Оснастка традиционной китайской джонки варьируется в соответствии с обычаямитой или иной местности, но в целом весьма типичной является оснастка, показаннаяна рис. 32. Рейки, пересекающие паруса, прикреплены к мачтам, и посколькувся оснастка сделана из гибких материалов, при увеличении силы ветра парусавыгибаются между рейками, как показано на рис. 33, без большой потери аэродинамическойэффективности. Если они прогибаются недостаточно, это можно просто исправить,потравив фал. Недавно полковник Хаслер (известный по рейду в Бордо) использовалкитайский парус с весьма удовлетворительными результатами.

Рис. 32. Оснастка китайской джонки.

Рис. 33. Джонка с ослабленным фалом, вид спереди.

Несколько яхт с такой оснасткой успешно и без особого напряжения предпринялидолгие океанские путешествия. Столь популярные в настоящее время дельта-планеры,как правило, конструируются на тех же принципах, и хотя это может шокироватьприверженцев традиций, они дешевы, прочны и, кажется, достаточно надежны.

Летучие мыши и птеродактили

Сходство летучей мыши и китайской джонки не может не броситься в глаза(рис. 34). Крылья всех летучих мышей устроены одинаковым образом: перепонкаиз очень гибкой кожи натянута на основу в виде длинных тонких костей, являющихся,в сущности, пальцами. Например, плодоядные летучие мыши – это весьма большиесущества с размахом крыльев свыше метра. На их родине, в Индии, где ониявляются бичом садоводов, им ничего не стоит пролететь ночью 50-60 км,чтобы ограбить фруктовый сад. При этом оказывается, что такие перелетыотнюдь не изматывают их, а это значит, что их летательный аппарат весьмаэффективен. Очевидно, в процессе долгой эволюции у них для уменьшения весапроизошло уменьшение толщины костей, на которые натянуты их крылья.

Рис. 34. Плодоядная летучая мышь.

Если сфотографировать летучую мышь в полете, то можно проследить, какдвижутся ее крылья: когда они идут вниз, перепонки выгибаются вверх и принимают,грубо говоря, форму полусферы, чтобы минимизировать механическую нагрузку,приходящуюся на кости. Потери в аэродинамической эффективности вследствиеэтого изменения формы на практике малы или вовсе отсутствуют.

Примерно 30 млн лет назад на Земле обитало множество летающих существ,называемых птеродактилями (пальцекрылыми). Многие из них очень напоминаютлетучих мышей, за тем исключением, что у них только один “палец” – мизинецявлялся частью конструкции, составляющей крыло. Перепончатое крыло птеродактиляпохоже на бермудский грот-парус, не разделенный какими-либо рейками.

Некоторые из этих животных были очень велики. Туловище птеранодона,например, было восстановлено по ископаемым останкам и оказалось, что размахего крыльев достигал не менее 8 м (рис. 35). Он был около 3 м высотой,а его общий вес составлял, вероятно, только около 20 кг. Именно такой весмогла поднять летающая конструкция из костей и мышц. Недавно появились