Шмель-нарушитель: как пушистый бомбардировщик обманул аэродинамику
Шмель-нарушитель: как пушистый бомбардировщик обманул аэродинамику 🐝 Шмель — единственное животное, которое, по мнению учёных XX века, должно было быть приковано к земле. Но он летает, игнорируя «непреложные» законы аэродинамики. Как так вышло? «Шмель не нарушает аэродинамические законы. Его полет зависит от крыльевых завихрений» — Чжэн Джейн Ван, физик Корнеллского университета.» Оказывается, шмель не бунтарь, а просто использует вихревую аэродинамику, которую авиаинженеры проглядели. Хотите узнать, как крошечные крылья создают мощные воздушные воронки? Крылья не для самолёта В начале XX века инженеры-авиаконструкторы попытались применить к шмелю формулы подъёмной силы, созданные для самолётов. И получили абсурд: при таком размахе крыльев и массе тела шмель летать не может. Но шмель, не зная об этом, продолжал жужжать над цветами. Парадокс? Нет, просто неверный инструмент. Вихревая магия Секрет шмеля — в вихревой аэродинамике. Его крылья создают не стационарный поток, как у самолёта, а серию быстро вращающихся воздушных завихрений. Эти вихри обладают разной плотностью, и разница давлений между ними рождает подъёмную силу. Физик Чжэн Джейн Ван из Корнеллского университета в 1990-х годах смоделировала этот процесс на суперкомпьютере и доказала: полёт шмеля полностью соответствует законам физики. Просто они сложнее, чем думали авиаторы. Хлопок и рывок Механизм полёта насекомых называют «хлопок-и-рывок». При взмахе вниз передние кромки крыльев сближаются, создавая интенсивные вихри. Затем крылья разворачиваются и взмахивают вверх под малым углом, после чего цикл повторяется. Это нестационарный процесс, где инерция и присоединённые массы играют главную роль. Самолёт так не умеет — его крыло жёстко закреплено. Миф развеян Миф о том, что шмель «нарушает законы физики», родился из непонимания нестационарной вязкой газовой динамики. Учёные пытались вписать живое существо в рамки стационарных формул — и потерпели неудачу. Шмель не нарушает законы, он просто использует более сложные, которые мы смогли понять лишь спустя десятилетия.