Но вот человек создал мускулолет и перелетел пролив Ла-Манш. Что это, может закон не работает? Обратимся к формуле определения потребной мощности: в знаменателе стоит аэродинамическое качество. Изобретателям мускулолета путем применения современных материалов удалось создать настолько аэродинамически совершенное крыло, что мощности человека оказалось достаточной для совершения полета.
Продолжим нашу логическую цепочку.
Рассмотрим конструкцию крыла с точки зрения механики. Опорно-двигательный аппарат большинства животных состоит из сочлененных друг с другом костей, которые поддерживаются мышцами. Кости работают на сжатие, а мышцы и сухожилия на растяжение. Такое строение оптимально для передвижения по земле. Крыло работает как консольная балка и элементная база, имеющаяся в распоряжении Природы, не позволяет создать оптимальную конструкцию. При увеличении массы птицы и ее размеров увеличиваются нагрузки на кости и мышцы, из которых состоит крыло.
В соответствии с приведенной закономерностью, при увеличении размера птицы ее вес увеличивается пропорционально кубу увеличения размера, а плечо приложения силы тяжести пропорционально увеличению размера. Таким образом, нагрузка на мышцы крыла увеличивается пропорционально четвертой степени увеличению размера и закономерность примет следующий вид
1 (L) -2 (S) -3 (M) -3.5 (Nп) -4 (Мх)
и ее определение следующее:
При изменении линейного размера летательного аппарата или летательного существа площадь поверхности изменяется в квадрате, масса в кубе, потребная мощность в степени 3.5, нагрузки на мышцы крыла в четвертой степени от изменения линейного размера.
Для преодоления недостатков опорно-двигательного аппарата Природа сделала гениальное изобретение – это перо. Очень легкое, воздухонепроницаемое и хорошо работает на изгиб. Перья позволили существенно увеличить размах крыльев, от которого зависит его аэродинамическое качество. У меня дома лежит перо орла, которое я нашел в горах Памира, длиной 580 мм.
Продолжим нашу логическую цепочку.
Летающие существа совершают маховые движения крыльями, которые являются возвратно-поворотными. Такое движение связано с большими угловыми ускорениями крыльев, вследствие чего необходимо преодолевать инерционные моменты крыльев. Существо должно затратить дополнительную мощность своих мышц на торможение крыльев, а затем на их ускорение. И так два раза за полный цикл маха. Таким образом, энергия затрачивается не только на создание тяги или подъемной силы, но и на преодоление моментов инерции.
Из курса механики известно, что момент необходимый для торможения и разгона крыла пропорционален угловому ускорению и моменту инерции крыла
Mx = Ix * j, где: Ix – момент инерции крыла относительно оси его маха, j – угловое ускорение крыла при его торможении и разгоне.
Момент инерции определяется по формуле
Ix = Мкр * z>2, где М – масса крыла, z – расстояние от центра тяжести крыла до оси маха.
Так как масса изменяется пропорционально кубу линейного размера, то момент инерции изменяется пропорционально 5-й степени линейного размера. С учетом вышеизложенного, общая закономерность будет иметь вид
1 (L) -2 (S) -3 (M) -3.5 (Nп) -4 (Мх) -5 (Ix)
и ее определение следующее:
При изменении линейного размера летательного аппарата или летательного существа площадь поверхности изменяется в квадрате, масса в кубе, потребная мощность в степени 3.5, нагрузки на мышцы крыла в четвертой степени а момент инерции в пятой степени от изменения линейного размера.
