Викриваємо! Джміль літати не повинен
Народилося таке твердження на початку XX століття, коли бурхливо розвивалося літакобудування. Вчені того часу застосовували до комахи умови польотів за законами аеродинаміки (обчислення сили, призначеної для підйому повітря важких лайнерів).
Чому вибір упав на волохату комаху? У джмеля щодо вантажної маси тіла маленькі за розміром крильця. Це й привернула увагу вчених.
Математичні обчислення підходили для бджіл, мух, метеликів, а ось до джмелів це застосування за законами фізики виявилося неможливим. Загадкова комаха спростовувала всі математичні висновки вчених. Що вони зробили? Спробували вписати джмелиний політ до формул, що обчислюють підйомну силу авіалайнера, забувши про те, що літак не вміє махати крилами.
У результаті, отримавши парадоксальний висновок про неможливість польоту земляної бджоли, вчені заявили, що «джміль літати не може, але літає, порушуючи закони фізики». Але волохата комаха фізику не вивчала і на лекціях не сиділа. Щодня джмеліки, радісно гудячи крилами, показували, наскільки наука безсила.
Чому джміль літає?
Наука розвивалася. Політ комахи, те, з якою швидкістю і як саме вона літає, удалося досконало зняти на камеру. Помахи крил переглядали у повільному темпі, вивчали траєкторію руху. Які висновки дістали?
При інтенсивній роботі крилець, краї їх утворюють повітряні завихрення. Завихи забираються, як тільки крило перестає змахувати. Ці завихрення повітря мають різну щільність повітряного потоку.
Різниця в тиску повітря створює підйомну силу, яка і піднімає бомбуса в повітря.
Той самий метелик або комар не можуть скидати повітряні завихрення, їх політ закладено на плануванні впотік повітряних мас. Джміль літає всупереч законам аероаналізу, адже його крильця, що працюють, народжують велику аеродинамічну силу. А зворотно-поступальні помахи крил робили дослідження пересування комах занадто складними і непередбачуваними для аналітики.
Аеродинамічна поверхня з рухомою амплітудою генерує набагато більшу підйомну силу, ніж жорстко фіксоване крило. І крильця джмеля створюють одночасно не тільки зворотно-поступальні, а й ритмічно-коливальні рухи (за секунду крило бомбуса здійснює 300-400 таких помахів).
Доказову базу навела в середині XX століття жінка-фізик із Корнельського університету Чжен Джейн Ван (Jane Wang). Вона витратила багато годин, моделюючи за надпотужним комп'ютером схему руху вихрових потоків, створюваних джмелиними крилами, і зробила остаточний висновок: «Джміль не порушує аеродинамічні закони. Його політ залежить від крилових завихрень. А при польоті літака повітря обтікає його».
Чжен зазначила, що міф про політ земляної бджоли – це наслідок безграмотного розуміння інженерами-авіаконструкторами нестаціонарної газово-в'язкої динаміки.
Лайнер, збудований із суворим дотриманням джмелиних пропорцій, ніколи б не злетів. Принципи роботи крил земляної бджоли неможливо застосувати для авіабудування. Але в майбутньому, якщо з'явиться модель гелікоптерів з гнучкими, еластичними лопатями, політ джмеля стане в нагоді авіаконструкторам!