Никакой тайны полёта майского жука нет!

       Крупные птицы с высоким качеством крыла часто пользуются парящим полётом, лишь изредка взмахивая крыльями. В тёплую погоду, используя восходящие потоки нагретого воздуха для поддержания стабильного парящего полёта птица летит планируя, но скорость восходящих потоков равна скорости планирования и птица летит без снижения. А если скорость восходящих потоков выше скорости планирования, представляете, на какую высоту может подняться птица с высоким качеством крыла без взмахов крыльями?  Точно так же в восходящих потоках тёплого воздуха часами могут летать и планеристы на планерах или дельтапланах с высоким качеством крыла.

       Взмахивая крыльями и используя для разбега при взлёте хорошо развитые ноги птица получает необходимую скорость для того, чтобы в действие вступила подъемная сила крыльев. Мелкие птицы и насекомые работают крыльями почти всё время полёта, причём при относительно постоянной частоте взмахов. Их крылья работают как пропеллер с мгновенно изменяемым шагом на противоположный в крайних точках взмахов, при взлёте по особой траектории и при больших углах атаки, скорее вперед-назад, чем вверх-вниз, что необходимо для создания тяги вперёд и вверх, взлетая обычно против ветра. И перелетают они обычно на небольшие расстояния...
 
       В сочетании с гибкостью крыльев и перьев, при достаточной частоте взмахов машущих крыльев создаётся вихревая, турбулентная волна определённой структуры.  А вихри формируются от взмахов крыльями, которые от частоты своих взмахов и создают  определённую воздушную волну в процессе горизонтального машущего полёта! В каждой противоположной фазе взмахов эта образующаяся вихревая дорожка в виде воздушных волн тоже способствует их полёту.  В процессе постоянных колебаний создаваемая крыльями волна вихрей в своей противофазе улавливается крыльями, подталкивая их как воздушными пружинками в такт с колебаниями крыльев и на этой основе создаётся аэродинамический резонанс. Так происходит после взлёта дальнейший полёт почти всех летающих представителей животного мира на нашей планете.

       При резонансе такого аэродинамического колебательного контура, который состоит из энергии мышц колеблющих крылья (энергия накачки);  из колеблющихся крыльев, которые создают своего рода воздушные пружинки в виде вихревых волн возбуждаемых крыльями; из вихрей, которые слетают с крыла и в противофазе аэродинамического резонанса при каждом взмахе дополнительно подталкивают крылья, и именно таким образом создаётся достаточная энергия необходимая для полета насекомого или птицы. Без такого колебательного контура, настроенного в аэродинамическом резонансе, экономичный машущий полёт будет невозможен!

       Именно это ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ подталкивание образующейся волной возбуждённой окружающей среды колебательной системой вместе с аэродинамической формой самого колебательного контура и есть суть экономичной работы такой аэродинамической колебательной системы! Важно только создать такую волну и суметь настроить колебательный контур в резонанс с вынуждающей силой и возбуждённой волной среды при минимальном расходе энергии, не допуская разноса самой колебательной системы для её добротной и стабильной работы.

       Эволюционируя на протяжении сотен миллионов лет, насекомые обрели довольно совершенный и в то же время относительно простой аппарат для полёта в газовой среде. Регулируя создаваемые крыльями потоки воздуха насекомое, как и вертолёт, меняет направление полёта, создавая необходимую тягу для горизонтального полёта, на который уже тратится несколько меньше энергии в соответствии с законами классической аэродинамики, ибо в связи с лёгкостью и малыми размерами в какой-то мере используется подъёмная сила их хорошо обтекаемого воздухом корпуса.

      Летающие жуки используют для горизонтального полёта ещё и надкрылья, когда они работают как крылья самолёта, а сами машущие крылья насекомого работают как воздушные винты с мгновенно изменяемым шагом на противоположный в каждый момент взмахов.  Контролируя направление всех аэродинамических сил насекомое маневрирует в воздухе, а все щетинки и неровности на поверхности крыльев и надкрыльев работают для образования необходимых турбулентностей для бессрывного обтекания воздуха, обеспечивая устойчивый и экономичный полёт. У некоторых жуков надкрылья в полёте тоже немного машут, создавая дополнительную подъёмную силу.

      Этих тонкостей долго не знали многие дипломированные специалисты в области полёта и до конца не понимают до сих пор. А ведь для настройки такого аэродинамического резонансного колебательного контура природе потребовалось десятки миллионов лет, а сегодня для создания надёжного летательного аппарата с машущими крыльями для полёта человека необходимо провести множество экспериментов, построить таблицы измерений и вывести определённый научный алгоритм для применения научных изысканий на практике. Хотя ещё до Второй мировой войны немецкие авиаконструкторы с успехом запускали небольшие легкие орнитоптёры, использующие для привода скрученный резиновый жгут.

      Увлекался этим и знаменитый аэродинамик Александр Липпиш, а в 1930 году Эрик фон Хольст сумел построить орнитоптер, на который установил двигатель внутреннего сгорания и он летал на длинном корде, пока не кончалось горючее. На корде летал и махолёт Киселёва построенный в Московском Авиационном Институте. Но создать надёжный летательный аппарат с машущими крыльями для полёта человека, пока так никому и не удалось…


       Для информации -

       http://www.proza.ru/2010/03/13/722

      Люди часто представляют махолёт как аппарат способный взлетать почти вертикально и даже зависать в воздухе как вертолёт. Это заблуждение. Махолёт это летательный аппарат способный при помощи машущих крыльев относительно долго лететь без снижения. А как он взлетит - при помощи буксира,  от привода на колёса, при помощи кратковременной работы реактивного двигателя или просто с возвышения при помощи ног пилота, как делал это Лиленталь на своих крыльях, то это не имеет никакого значения. Важно то, что на таком аппарате можно летать как птица!

      Понятно, что орлу без помощи ног в штиль не взлететь, а альбатрос, если находится не на возвышении, может пробежать в штиль десятки метров, прежде чем поднимется на крыло! Ласточки и стрижи по этой причине вообще на землю не садятся, а они хорошие летуны!

      Иногда спрашивают, с какой скоростью надо махать крыльями.

      Скорость это путь на время. О какой скорости речь в колебательном процессе крыла птиц?

      Хотя можно что-то сказать о частоте колебания крыла.

      Частота колебаний зависит от частоты собственных колебаний всей системы крыло-воздух и при резонансе механической колебательной системы как таковой частота взмахов может меняться очень незначительно.  Это будет зависеть от скорости обтекающего крыло потока воздуха, а также от упругости и гибкости крыла и при изменении других параметров всей колебательной системы. Именно поэтому такой резонанс и называется параметрическим, что при изменении одних параметров меняются другие параметры всей колебательной системы. Можно менять и амплитуду колебаний крыла для увеличения скорости крыла в набегающем потоке воздуха для увеличения его подъёмной силы, насколько позволяет сам механизм, материал крыла и условия полёта.

      А поскольку всякая колебательная система имеет свою добротность на затухание и работает в зависимости от частоты и мощности вынуждающей силы, от упругости и жёсткости материала крыла, от мощности вынуждающей силы для возникновения резонансных колебаний, то могут меняться и параметры всей колебательной системы. Все эти параметры тоже, кстати, можно менять, то есть если в колебательной системе меняются некоторые параметры, то резонанс такой колебательной системы называется параметрическим.

      Теперь о необходимых усилиях на взмахи для машущего полёта. Иногда достаточно посмотреть на каких углах атаки петух взлетает на забор, поэтому кратковременно даже петухи способны с места взлетать на высокий забор, но чтобы они хорошо летали я не видел, а значит для горизонтального полёта ему сил не хватит, а вот бегает при помощи крыльев он быстрее, чем без них. Ведь он именно ВЗЛЕТАЕТ на забор и именно благодаря взмахам крыльев! И когда бежит он помогает себе крыльями и бежать быстрее, и маневрировать лучше. А вот тетерев или глухарь может улететь довольно далеко после почти вертикального взлёта и крыло у них при взлёте никогда не "стоит параллельно земле"!

      При планировании самолета или птицы, а также при «холостом», самом экономичном горизонтальном машущем полёте на скорости планирования при хорошей аэродинамике всей системы крыла, его лобовое сопротивление в силу определённого профиля превращается в необходимую подъёмную силу для такого полёта.  Именно по этой причине при изменении некоторых параметров в машущем режиме скорость полёта может быть даже ниже, чем при планировании.  Это зависит от возможности в этом режиме удерживать воздух на несущий поверхности крыльев без срыва потока.
      Понятно, что зависнуть как стрекоза на одном месте такой махолёт не сможет, а вот для экономичного горизонтального полёта вполне подойдёт.

      Если путь на время это скорость, то крыло двигаясь по синусоиде в процессе взмахов проходит больший путь за то же время, чем корпус птицы.   А поскольку крыло за то же время проходит больший путь, значит больше стала скорость крыла в обтекающем его потоке воздуха и, соответственно, увеличилась его подъёмная сила!


      Чтобы понять, как ведёт себя крыло в «холостом», самом экономичном режиме полёта спокойно летящей птицы достаточно взять фанерный лист, примерно, 100 х 50 см. за узкую кромку в вытянутую руку против ветра, как будто это ваше крыло, и попеременно меняя угол атаки попробуйте удержать его горизонтально земле.

      При хорошем ветре руку в горизонтальном положении удержать едва ли удастся, но получатся, практически, колебательные, машущие движения! Вот вам и частный случай параметрического резонанса! А если вы закрепите пятиметровую относительно тонкую, но прочную доску в задних окнах автомобиля и на разных скоростях попробуете в метре от основания изгибать её поперечно, меняя угол атаки в такт с собственными колебаниями, что вы получите? Те же машущие движения, только уже более упругой колебательной системы. 

      Если один конец доски в окне закреплён жёстко, а в другом окне доска закреплена в пружинном подвесе с динамометрическими устройствами, то даже на доске без специального профиля на определённых углах атаки можно видеть подъём доски, а при изменении угла атаки в такт с собственными упругими колебаниями доски  можно получить и автоколебания при определённой скорости движения. Догадываетесь, как будет работать такая доска с аэродинамическим профилем крыла? Кстати, при определённой скорости могут появится критические режимы и доска просто сломается, как и крыло самолёта при флаттере...


      Птицы делают это в набегающем потоке при скорости планирования, но летят  БЕЗ СНИЖЕНИЯ, так как в этом случае крыло в каждый момент взмаха сохраняет свою подъёмную силу,  имея для этого необходимый угол атаки и достаточную скорость в этом набегающем потоке воздуха, ибо по синусоиде крыло проходит больший путь, чем корпус птицы!

      Когда чайка в ПЛАНИРУЮЩЕМ ПОЛЁТЕ начинает менять угол атаки крыльев, то получает на крыльях необходимые колебания для устойчивого горизонтального полёта!

      Это происходит от того, что её крылья по синусоиде проходят больший путь, чем её корпус, который движется по прямой, а путь на время это скорость, значит скорость у крыла стала больше от этого и подъёмная сила на крыльях увеличилась в сравнении с полётом без взмахов и птица летит без снижения почти не затрачивая свою энергию на полёт в силу высокого качества крыла и почти полного отсутствия лобового сопротивления! Но скорость как в планирующем полёте, так и в машущем - ОДИНАКОВАЯ!  И тоже без лобового сопротивления!

      А вот когда птице необходимо лететь быстрее, то она в какой-то мере может менять и частоту, и усилия на взмахи, и амплитуду взмахов, создавая на крыльях пропеллирующий эффект за счёт упругости перьев и от поперечной упругости строения крыла!

      Кстати, в этом случае появляется и лобовое сопротивление, и сопротивление воздушной среды, что требует уже немалых усилий, а значит и значительных затрат энергии. Это, примерно, то же самое, как идти спокойным шагом, а потом быстро бежать. Кстати, ноги человека при ходьбе и беге тоже работают как колебательная система и тоже в режиме параметрического резонанса, если кто-то до сих пор этого не знал...

       А мышцы, как при полёте птиц и насекомых, так и при ходьбе человека только раскачивают маятник и ДАЮТ энергию накачки для приведения колебательной системы в движение для выполнения необходимой работы!
 

       В кресле махолёта в руках у пилота рукоятки для ГОШИРОВАНИЯ крыла и меняя угол атаки в резонанс колебания крыльев, да ещё раскачивая крылья ногами можно получить достаточную подъёмную силу и тягу для горизонтального полёта!

       Кстати, у альбатроса для снижения энергии затрачиваемой на удержание крыльев в расправленном состоянии в плечевом суставе есть специальная косточка, которая при расправленных крыльях входит в паз кости плеча, что делает крыло более жёстким и упругим.  Это позволяет ему тратить меньше сил на удержание крыльев в расправленном состоянии, расходуя их только на управление для поддержания полёта и маневрирования.

       А на крыльях стрекозы есть хитиновое уплотнение, которое называется птеростигмой, если это уплотнение аккуратно срезать, то частота колебания крыльев увеличивается и крыло начинает разрушаться, ибо собственная частота колебания крыла и частота работы мышц управляющих крыльями уже не совпадает и этот дисбаланс приводит к разрушению всей сбалансированной системы необходимой для её полноценного, стабильного и безопасного полёта.

       По-моему всё элементарно просто и понятно...
 


        Если вам здесь что-то понравилось, и у вас есть желание и средства разместить это для дальнейшего распространения, то вам ничто не мешает и вам для этого достаточно только нажать внизу кнопку \Разместить анонс\, если вы зарегистрированы на сайте... 
        Огромная благодарность всем, кто размещал анонсы моих статей и переводил мне свои баллы для анонсирования статей по интересной для вас теме!

        БОЛЬШОЕ СПАСИБО!!!

        А если есть интерес что-то прочитать в моих произведениях на социально-политическую или другую тему, то достаточно набрать в поисковик ключевое слово и мою фамилию, например: - Махолёт. Аникеев. Проза.ру.

        Благодарю за прочтение и неравнодушие!!!


        PS. Насекомые способные обогнать машину. Топ 5 самых быстрых на планете.

     Максимальная скорость полета взрослого комара составляет 5,5 км/ч, а обычной комнатной мухи — до 30 км/ч.

     Для своих размеров и веса эти насекомые обладают довольно внушительными показателями. Однако, есть на планете членистоногие животные, способные догнать вас даже в автомобиле и на предельной скорости.

     Слепень. Этот распространенный в лесах двукрылый разбойник признаётся самым быстрым существом в мире насекомых.

     В мировой фауне известно около 4500 видов кровососущих мух. В России проживают 176 разновидностей животного.

     Самый быстрый из всех слепень вида Hybomitra hinei. В 2017 году исследователи из университета Флориды зафиксировали скорость у самца, преследовавшего самку, достигавшую 145 км/ч. Обычная «крейсерская» скорость кровососущей мухи, в зависимости от принадлежности, составляет от 30 до 60 км/ч.

     Стоит заметить, чемпион Hybomitra hinei широко распространен в мире, а потому встретить его можно даже в России.

     Стрекоза. Суперхищник в среде насекомых, который атакует всё что движется и меньше по размеру. Определенные виды стрекоз специализируются на ловле пауков, нападая на них прямо в ловчей паутине.

     Скорость полета крупных разнокрылых стрекоз составляет от 36 до 55 км/ч. Чемпионом среди охотников является вид Austrophlebia costalis. Его крылья способны разогнать насекомое до 97 км/ч. Это медленнее, чем у слепня. Однако стрекоза выигрывает в маневренности.

     Впрочем, Austrophlebia costalis обитает только в Австралии.

     Пчела. Лётные характеристики обычной медоносной пчелы составляют: с грузом до 30 км/ч, без груза — до 65 км/ч.

     Эти показатели выше, чем у шмеля — 54 км/ч, шершня — 25 км/ч и, как это ни странно, выше чем у осы, которая развивает скорость полёта в спокойном воздухе всего до 15 км/ч.

     Бабочка. Это покажется неправдоподобным, но бабочки являются одними из самых быстрых насекомых на планете. Разумеется, не все.

     Речь идет о ночной бабочке Sphingidae, в простонародье — бражник. Живет бражник в теплых южных регионах, однако имеет свойство мигрировать в Восточную Европу летом и погибать каждой зимой.

     Скорость передвижения такой бабочки составляет до 60 км/ч.

     Любопытны бражники тем, что способны «притворяться» осами или шмелями. Таким образом, это безобидное существо, питающееся нектаром и перебродившим соком фруктов, защищается от хищников.

     Саранча. Синоним жадности и непомерного аппетита, пугавшая людей в древности как наказание божье, летает со скоростью до 20 км/ч.

     Крупные могут достигать в длину со сложенными крыльями более 10 см, кочуют стаями по несколько миллионов особей, действительно, являли собой настоящую катастрофу для земледельцев.

     Кроме того, саранча имеет свойство кусаться. Зубов у насекомого нет, а потому кожу прокусить оно не может, однако в купе со свирепым видом и в кампании миллионов родственников, саранча способна навести ужас даже на бывалого натуралиста.