ПОЧЕМУ ЛЕТАЕТ МАЙСКИЙ ЖУК
ВЯЧЕСЛАВ СТОЯЛОВ, инженер, г.Киев
Он взлетает со спокойной медлительностью, словно большой грузовой вертолет: сначала расправляет жесткие хитиновые надкрылья, потом распрямляет длинные машущие крылья и, басовито жужжа, неторопливо поднимается все выше.
А вот стартовать столь же стремительно, как это делают стрекозы, мухи и другие летающие насекомые, превосходно обходящиеся без сложной системы "крылья - надкрылья", эти жуки не умеют.
Но вообще-то странно другое - майский жук и другие жуки, подобные ему, теоретически летать вообще не могут. Ведь совершенно точно установлено, что их тоненькие, хрупкие машущие крылья, коэффициент подъемной силы которых меньше единицы, просто не способны поднять в воздух жука массой примерно 0,9 г. А жуки тем не менее летают, и притом неплохо!
Потому-то загадка майского жука и стала притчей во языцех, а в любом рассказе о каком-то странном явлении обязательно припоминают этого мохнатого вредителя садов и огородов.
Что же, попробуем разобраться.
Первое, что бросается в глаза при взгляде на майского жука, - это темно-коричневые прочные надкрылья, словно панцирь прикрывающие спину, этого насекомого. До сих пор специалисты считали, что единственным их назначением была защита мягких крылышек, а в полете они только мешали. Да и в отличие от машущих крыльев подъемной силы они не образуют.
Я в течение нескольких лет экспериментировал с этими загадочными насекомыми и пришел к вполне определенным выводам. Любопытно и то, что результаты аналогичных опытов неизменно повторялись с завидным постоянством и в тех случаях, когда мне приходилось иметь дело с жуками, "однотипными" майскому (колорадским, божьей коровкой и т. п.).
Я задумал на практике проверить, какую роль в механизме полета играют и жесткие надкрылья, и мягкие крылья. И вот что показали мои опыты.
Если у жука удалены надкрылья (рис. а), то, с какой бы скоростью ни вибрировали крылья, он оставался на земле. Кстати сказать, это можно счесть еще одним доказательством того, что их подъемная сила действительно незначительна.
А вот насекомое, у которого нет половины одного надкрылья (рис. б) или подрезаны наполовину оба (рис. в), летает, но плоховато и стремится побыстрее пойти "на вынужденную посадку". Значит, и части надкрылий достаточно для полета, правда, недолгого и на небольшой высоте.
Это же происходило с жуками, лишенными кончиков машущих крыльев (рис. г), - они летали медленно и низко. А вот хрущи с целыми -надкрыльями, но с сокращенными до минимума крыльями вообще не поднимались в небо (рис. д). В то же время насекомые с частично подрезанными крыльями и надкрыльями умели только планировать по наклонной траектории (рис. е).
Итак, попробуем подвести итоги. Совершенно очевидно, что травма сама по себе не оказывает на жуков сколь-нибудь заметного влияния - все операции с хитиновым покрытием для них проходят совершенно безболезненно. Дело в другом - нарушается тысячелетиями отработанный природой сложный механизм взаимодействия частей летательной системы. Мы уже имели возможность убедиться в том, что майский жук летает лишь в том случае, если его крылья каким-то образом воздействуют на неподвижные в полете надкрылья, скорее всего создавая вокруг них характерный поток воздуха, обла-дающий строго определенными направлением, скоростью и плотностью. Он-то и создает для жука дополнительную подъемную силу.
Судя по всему, частые взмахи машущих крыльев образуют под надкрыльями зону повышенного давления, а над ними - сферу разрежения. И жук взмывает ввысь. Кстати сказать, этот вывод подтверждается и основными положениями теории экспериментальной аэродинамики, начала которой заложил еще Н. Жуковский.
Но настоящий эксперимент, как известно, должен пройти проверку и на модели. Попробуем сделать и это.
Модель проста и представляет собой знакомый всем воздушный шланг с трубкой-соплом, над которой находится планка. Форма ее напоминает надкрылье майского жука. И стоит из трубки-сопла вырваться струе воздуха (имитация потока, создаваемого машущими крыльями!), несколько перекрывающей контур планки, как последняя немедленно устремится вверх. Так и у жука - замечательно взаимодействующие, помогающие друг другу крылья и надкрылья позволяют ему кружить у вершин деревьев и перелетать очень высокие дома.
Аналогичным окажется и результат другого опыта, где планка уподоблена верхней части надкрылья, а воздух из трубки создает над ним зону разрежения.
В заключение я хочу все-таки заметить, что моим опытам и выводам, безусловно, необходимо серьезное теоретическое подтверждение. Нужны и эксперименты на моделях - только более сложных, более совершенных, что в конце концов может открыть перед нашими авиаконструкторами заманчивые перспективы.
А почему бы и в этом случае не воспользоваться еще одним патентом природы, позаимствовав принцип летательного устройства у майского жука? Он-то летал давно, в общем неплохо, хоть, как считалось до сих пор, "незаконно"...
Возможно что когда жук машет крыльями под надкрыльями, то создаётся область повышенного давления и она давит на низ надкрыльев. За счёт этого создаётся тяга. Для этого и нужны крылья, а также для перемещения взад и вперёд. Такое предположение можно сделать, потому что жук не летит, когда надкрылья не расправлены. Ячеистая структура надкрылья возможно создаёт большую область давления и усиливает эффект.