michael101063 (michael101063) wrote,
michael101063
michael101063

Categories:

Бионические технологии в авиации.


Перспективно развивающаяся наука бионика  основывается на использовании технологий,  "подсмотренных" у природы.  И активно используются эти технологии  не только в архитектуре и строительстве, но и во многих других областях деятельности современного человечества.  Одним из таких направлений является использование бионических технологий в технике.  При этом наибольшее развитие оно получила в области развития авиации, где с древнейших времен  человек стремился подражать птицам,  чтобы  получить возможность преодолевать  земное притяжение.

Нам известны мифы древней Эллады о полетах  античного инженера из Гипербореи - Дедала,  создавшего индивидуальный  летательный аппарат.  Над различными конструкциями махолетов, имитирующих  полеты птиц работали Леонардо да Винчи  и Отто Лилиенталь, а также многие малоизвестные  изобретали-самоучки.  Однако при нынешнем атмосферном давлении  эффективность всех этих аппаратов оказалась невысокой, и этот факт повлиял на дальнейшее развитие воздухоплавания, стимулируя развитие аппаратов несколько иного типа, летающих не за счет одной лишь  подъемной силы крыла, но и за счет тяги авиационных двигателей внутреннего сгорания.  Это позволило не только увеличить  скорость и высоту полетов, но и их продолжительность.


Но зато самолеты получили крылья и хвост, созданные с учетом открытий в области бионики. И все современные конструкции летательных аппаратов  в той или иной степени "подсмотрены" у природы.  Крыло - самый известный элемент самолета, который напрямую взят у птиц. Крылья современных самолетов представляют сейчас уже очень сложную технологическую конструкцию, но именно оно  по-прежнему поднимает эти аппараты в воздух за счет создания подъемной силы.

Если мы внимательно рассмотрим строение крыла птицы, то увидим, что его форма имеет выпуклую часть вверху.  Получается, что во время полета воздух снизу обтекает крыло по прямой линии, а сверху он движется вначале  вверх, а потом вниз.  Этот процесс обеспечивает разность возникших давлений.  Вот почему крыло самолета, построенное по подобию крыла птиц,  спереди всегда толще,  чем сзади, и при движении вперед крылья самолета рассекают воздух на две струи. Одна струя  проходит вдоль верхней поверхности крыла, а другая - вдоль нижней.  При этом нижняя струи давит на крыло и вытесняет самолет вверх, создавая подъемную силу.  По такому же принципу действует и птичье крыло,  поднимающее птицу за счет встречного потока.


Крылья первых самолетов  делали достаточно толстыми, чтобы они создавали необходимую подъемную силу.  Но такие  самолеты  были тихоходными и не могли  развивать  высокую скорость.  Для решения этой проблемы конструкторы опять использовали  бионические технологии, созданные на основе наблюдения за полетом хищных птиц, взяв за основу форму тонких крыльев ястреба, орла, а также такой быстрой птицы,  как стриж.  Использование подобной формы крыльев у современных  истребителей-перехватчиков, позволяет разгонять их до скорости  3000 км/час.

Еще одной бионической технологией, подсмотренной  у птиц при совершении ими своих полетов, стало использование крыльев с изменяемой стреловидностью.  Посмотрите внимательно. как изменяют стреловидность своих крыльев хищные птицы во время парения и во время пикирования  на жертву, и вы поймете, насколько сильно изменяется при этом скорость полета.  Вот и использование крыла с изменяемой стреловидностью  повышает эффективность маневров  современных самолетов  при различных режимах полетов.  Вот почему посадка и взлет самолетов осуществляются на малой скорости и при уменьшенной стреловидности  (прямое крыло), когда подъемная тяга  позволяет аппарату безопасно планировать в случае нештатной ситуации.  А в режиме высотных полетов для достижения высоких скоростей стреловидность крыла увеличивается.


И хотя из-за использования двигателей принципы полета у птиц и самолетов различные, но во время взлета и посадки они используют  аналогичную бионическую технологию -  раздвижные крылья.   Так, например, чтобы не потерять подъемную силу и избежать срыва потока воздуха на вершине крыльев у птиц раздвигаются дополнительные крылья.  Вот и в авиации применяется сходная технология - концевые крылышки.  Они установлены на крыльях современных самолетов и предназначены для этой же роли  - обеспечение минимального срыва потока воздуха.  Это улучшает безопасность полетов,  подъемную силу крыла и способствует увеличению дальности перелетов.  Во многом эта технология была подсмотрена у такой птицы как альбатрос,  которая способна  держаться в воздухе достаточно продолжительное время,  не используя взмахи крыльев.


Еще одна бионическая технология, подсмотренная у птиц и и активно использующаяся  в современной авиации - это убирающиеся шасси, которые значительно улучшают аэродинамику полетов.  Но додумались до этой технологии. только когда обратили внимание, как птицы после взлета подгибают лапки, чтобы уменьшить  сопротивление воздуха.  Также сама форма фюзеляжа самолетов во многом копирует форму тела птиц.  Например форма того же Боинга -787 почти полностью скопирована с того же альбатроса.  А вот технологии получения подъемной тяги за счет взмаха крыльев показали свою неэффективность в самолетостроении.  Поскольку энергия, затрачиваемая  на взмах крыльев, оказалась неизмеримо больше,  чем та, которая затрачивается при полете обычного самолета.  К тому же, махолеты не позволяют достигать высокой скорости.  Вот почему максимальная скорость полета птиц не превышает 130 км/час, а современные пассажирские авиалайнеры летают на скоростях более 900 км/час.

Значит ли это, что возможности бионических технологий для современной авиации уже исчерпаны?  Нет не значит!  Ведь самим фактом своего создания авиация обязана именно бионике.  И продолжая исследовать  технологии, созданные самой природой,  мы открываем дорогу к новым открытиям и новым бионическим технологиям, помогающим человечеству в его развитии, главная цель которого - достижение гармоничного сосуществования с природой, достичь которого можно как раз за счет дальнейшего развития такой науки будущего как бионика.


michael101063 ©
Tags: наука, новая парадигма, новые технологии
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 1 comment