Pterosaurernas fossil indikerar tydligt att dessa varelser hade ett par vingar - var och en var i en utökad form ett lädermembran som sträckte sig mellan skelettpisken i vingens och kroppens framkant. Att döma efter överflödet av dessa fossiler var pterosaurier inte ett misstag av naturen: de använde sina vingar för sitt avsedda syfte, och de visste hur de inte bara planerade utan också behärskade flygtekniken med aktivt drivkraft.
Det verkar som om pterosaurierna kunde skapa aktivt tryck på samma princip som används av fladdermöss och fåglar. Nämligen: under vingarnas flappande rörelser uppstår jetstråle på grund av att luften kastas tillbaka av vingarnas flexibla bakre sektioner, som passivt böjs uppåt när vingarna klaffar ner och vice versa. Det finns emellertid en viktgräns för varelsen som använder denna flappande flygning. För att hålla mer och mer vikt i luften krävs det - med samma flyghastighet - ett allt större vingområde, och med en ökning av detta område ökar motståndskraften mot flapprörelserna, för att övervinna vilka mer och kraftigare muskler som krävs, dvs igen, allt mer vikt … Det visar sig vara en ond cirkel. Idag är de största flygande fåglarna kondorer, som når en vikt på endast 15 kg (medan de drar ramar 40 kg vardera). Men pterosaurierna överträffade kondorerna betydligt i vingstorlek och vikt! "De flygande ödlorna tillhörde … jättar - till exempel pteranodon, som fanns 1975 under utgrävningar i Big Bend National Park i Texas (USA): dess vingspänn nådde 15,5 m. Detta är en av de mest fantastiska varelser som någonsin har levt på jorden. Dess vingar är fyra gånger (eller mer) längre än albatross-, kondor- och andra moderna flygdjur. Under sådana vingar hängdes, som en liten motor, i jämförelse med deras överkropp. Vissa forskare tror att pteranodon inte ens kunde vippa med vingarna! "5 m. Detta är en av de mest fantastiska varelser som någonsin har bott på jorden. Dess vingar är fyra gånger (eller mer) längre än albatross-, kondor- och andra moderna flygdjur. Under sådana vingar hängdes, som en liten motor, i jämförelse med deras överkropp. Vissa forskare tror att pteranodon inte ens kunde vippa med vingarna! "5 m. Detta är en av de mest fantastiska varelser som någonsin har bott på jorden. Dess vingar är fyra gånger (eller mer) längre än albatross-, kondor- och andra moderna flygdjur. Under sådana vingar hängdes, som en liten motor, i jämförelse med deras överkropp. Vissa forskare tror att pteranodon inte ens kunde vippa med vingarna!"
I själva verket kunde pteranodonet fysiskt inte klara sina vingar som en fågel. När allt kommer omkring hade han inga analoger av varken fågelns pectoralmuskler, eller fågelns ben, till vilka dessa muskels senor är fästa. Det vill säga, han hade helt enkelt ingenting att vika med sina vingar som en fågel. Men kunde han inte ha satt vingarna i rörelse på ett annat sätt?
Forskaren av pterosaurierna K. Gumerov uppmärksammar disproportionen i deras anatomi: en ganska kraftfull nacke och ett stort huvud. Om en pterosaurus sträckte sig framåt - som görs i flyg, till exempel gäss - så skulle dess centrering vara långt före den första tredjedelen av sin vinge, så att pterosaurien skulle falla i ett dyk. För att säkerställa centreringen av horisontell flygning, måste pterosaurien böja sin nackstöd på ett svanliknande sätt så att huvudet skulle vara ungefär över den första tredjedelen av vingen. K. Gumerov anser att vingarnas klaff gjordes på grund av pendelrörelserna hos ett tungt huvud på en mäktig nacke. Men hur bröt ovannämnda onda cirkel?
Vi ser emellertid den teoretiska möjligheten till en viss vinst i arbetet med att klappa vingar under horisontell flygning om de sattes i rörelse genom vibrationerna i ett tungt huvud av musklerna i den böjda nacken. Om massorna är jämförbara, för det första huvudet plus nacken, och för det andra kroppen plus vingarna, skulle nackmusklerna "skratta" inte bara huvudet utan också kroppen: när, i förhållande till massmitten, skulle huvudet röra sig uppåt, kroppen skulle flytta ner och vice versa. Således skulle vingarnas baser ges en svängande rörelse upp och ner - vilket skulle vara källan till deras rörelser, d.v.s. metoden för "excitation av svängningar av plattan genom bulten i den fasta änden" skulle fungera. Samtidigt skulle vingens rörelser inte i strikt bemärkelse svänga, för här skulle basen och änden av vingen röra sig antifas - och därförnågonstans mitt i vinglängden skulle det finnas en nodlinje med noll vibrationsamplitud.
Ett sådant sätt att svänga på vingarna hos en pterosaurie - med närvaro av en knutlinje - skulle enligt vår mening möjliggöra något större vingstorlekar och flygvikt än hos fåglar. Faktum är att motståndskraften mot klaffrörelsen är direkt proportionell mot vingområdet och fyrkantshastigheten. I en fågelns vinge faller nollvibrationsamplituden på vingarnas anslutning till kroppen, medan den i en pterosaurus vinge skulle falla på mitten av vingen. Därför, med samma vinkelspänning och frekvens för vingrörelser, skulle den genomsnittliga svängningshastigheten för en pterosaurusvinge vara hälften så stor som en fågelvinge av samma längd. Sedan, med samma koefficienter av dynamisk motstånd mot klaffar och samma förhållanden av vinglängd till bredd, skulle en pterosaurus vinge uppleva samma motståndskraft mot klaffar som en fågelvinge, och var 4 1/4 längre än den.»1,41 gånger (bara något!) I detta fall skulle områdena med vingarna hos en pterosaur och en fågel behandlas som kvadrater i deras längder, d.v.s. en pterosaurusvinge skulle vara dubbelt så stor. Följaktligen, med samma flyghastighet och samma aerodynamiska dragskoefficienter, skulle en pterosaurs vingar ha dubbelt lyftkraften, vilket skulle göra det möjligt för den att hålla dubbelt så mycket vikt i luften. Men även med dessa idealiserade antaganden är problemet med pterosaurflyg uppenbarligen långt ifrån löst. Som man kan se vid reproduktionen av en pterodactylfossil - Fig. 1, från en allmänt tillgänglig webbresurs - för en huvudbult på en bakåt hals är denna hals för kort - med tanke på livmoderhalsens långa längd.
Figur 1.
Så, pterodactyls kunde inte vika vingarna varken som en fågel eller genom svängningen av kroppen på grund av rekyl när huvudet slog. Vad kunde de göra? Innehöll de verkligen tekniken för aktiv flygning, där de inte klaffade vingarna? Analys av fig. 1 låter dig svara på denna fråga bekräftande!
Kampanjvideo:
Vi tittade på ett antal reproduktioner av pterosaurfossiler - ovanstående är den bästa av dem i den meningen att det praktiskt taget inte finns någon skada eller förskjutning av ben relativt varandra. Därför fortsatte vi från antagandet att denna fossil reproducerar den anatomiskt normala positionen i skelettbenen i en pterodactyl med vikta vingar. Här, som på andra fotografier, är en "konstighet" slående, nämligen närvaron av en "extra" led i vingen. Faktum är att efter den enda humerus finns en tvåbenad underarm, och sedan … ytterligare ett tvåbenat segment med nästan samma längd som underarmen. Dessutom är själva humerusen så onaturligt kort och fördes till en sådan position i axelleden att slutsatsen antyder sig självt: den gick inte bortom kroppen, och därför var den främre delen av vingmembranet fäst,från underarmen. Det var denna anatomi som gjorde det möjligt, enligt vår åsikt, att implementera en metod för att skapa drivkraft med utsträckta vingar på nätet, som slår i dess enkelhet och effektivitet.
Låt oss faktiskt vara uppmärksamma på ett par klackelar anslutna i form av bokstaven V. Med kroppens horisontella läge gick detta par av klaviklar från skulderleden bakåt och nedåt, och humerusbenen - bakåt och uppåt. Föreställ dig nu att en pterodactyl hade muskler mellan humerus och motsvarande kragben. Samverkan av dessa muskler tog humerus och benben samman. Samtidigt vilade klaviklarna mot bröstet, och därför vred humerusbenen något i lederna så att deras ulnarna föll ner. Således drog sammenträckningen av klackvikten-brachialmusklerna ner rotpartierna av de utsträckta vingarnas framkanter; när dessa muskler var avslappnade inträffade en passiv återgång till den ursprungliga positionen för humerus och följaktligen av vingarnas främre kanter. Det kan knappast vara tvivelatt den periodiska sammandragningen av klackvikten-brachialmusklerna fick vingarnas främre kanter att svänga - vilket genererade en våg i membranet som rörde sig till bakkanten. Denna våg bar med sig en viss mängd luft och kastade den tillbaka - vilket genererade jetström.
Följande skillnad i strukturen på dess vingar och vingarna på en fladdermus vittnar också till förmån för just en sådan flygfördrivare av en pterodactyl. En flaggermats membranformiga vingar har skelettförstivande revben bildade av mycket långsträckta fingerben. Det är uppenbart att sådana styvhetsribbor hindrar rörelsen av en rörlig våg i membranet - och fladdermöss borstar luften bort som en fågel. I en vinge utan sådana förstyvande revben är förutsättningarna för en rörelsevågs rörelse idealiska - med den erforderliga bandspänningen.
Figur: 2.
Förresten, det skulle vara mycket problematiskt att tillhandahålla den nödvändiga spänningen i membranet om, i vingens flygtillstånd, benen på dess framkant skulle sträckas nästan längs en sträng - som vanligtvis antas. Baserat på figur 1 presenteras vi för skelettets flygkonfiguration, schematiskt avbildad i figur 2. Vingar behövdes för pterodactyls inte för att förvåna dem med omfattningen av moderna upptäcktsresande, men för att flyga. Och bara de välvda främre kanterna på de framförda vingarna gjorde det enligt vår mening möjligt att lösa flera tekniska problem på en gång. För det första var det lätt att tillhandahålla den krävda bandspänningen över hela vingområdet - med förmågan att justera den. För det andra skapades ett förhållande mellan vingens längd och bredd, nära den optimala för att generera en rörande våg. För det tredje löstes justeringsproblemet elegant:Det räckte för att en pterodactyl lyftte sin nacke och flyttade huvudet lite bakåt, och projiceringen av masscentrumet skulle ligga på den första tredjedelen av vingen. Vi har att göra med en genial teknisk lösning igen!
Låt oss nu göra några elementära uppskattningar av parametrarna för de resande vågvingarna. Låt förhållandet mellan den karakteristiska vinglängden l och dess karakteristiska bredd d vara 2,5, låt vingeområdet vara S = 0,8 × ld. Svängningsfrekvensen f för pterodactylens vingar kan vara högre än flera hertz. Låt en rörlig våglängd passa på den karakteristiska vingbredden d, då är dess hastighet v för rörelse längs membranet v = fd. Den statiska jetströmmen som utvecklas av en rörlig vågvinge i vila relativt luftmediet är F stat = mv / t, där m är den luftmassa som kastas tillbaka i tiden t, lika med d / v. Med tanke på den så kallade. den tillsatta massan av den utmatade luften, kommer vi att anta att m "r S (d / 5), där r är lufttätheten, och därmed F stat " (1/5) r Sv 2… Som vi ser nedan är denna statiska drivkraft för låg och att flyga på det är orealistiskt. Emellertid minskar den dynamiska drivkraften F dyn på en rörelsevågs vinge inte alls när dess hastighet i luften växer - som i propellerdrivna fordon - utan tvärtom först ökar. Detta beror på det faktum att de inkommande luften formar ordnade virvelrör i membranets konkaviteter, såsom visas schematiskt i fig. 3.
Figur: 3.
I motsats till föreställningarna om klassisk aerodynamik - som hävdar att bildningen av virvlar, till exempel när flödet lossnar från vingen, är en skadlig effekt, eftersom den aerodynamiska draken ökar och lyftkraften minskar - bildningen av virvelrör i konkaviteterna i vingen på en rörlig våg är en gynnsam effekt. En luftvirvel har en mycket större tröghet och elasticitet än samma massa av icke-virvlande luft, och därför är "repulsion" från virvlar mycket effektivare. Vid låga hastigheter på en rörlig vågvinge inträffar följande: ju högre hastighet, desto kraftigare virvlar bildas, och följaktligen desto större är dynamisk drivkraft. Men när flyghastigheten och körvåghastigheten v är lika är den dynamiska drivkraften uppenbarligen lika med noll. Därför finns det en viss optimal (cruising) flyghastighet,där den dynamiska drivkraften är maximal. Vi antar att kryssningshastigheten är Vcr = 0,75v, och att vid kryssningshastigheten Fdin = 3Fstat. För att uppskatta den flygvikt som vingarna på en resande våg kan bära behöver vi också en uppskattning av den relativa minskningen av fritt glidflyg. Med fri planering balanseras verkligen apparatens vikt av lyftkraften och det aerodynamiska motståndet balanseras av dragkraften, som utförs av tyngdkraften när apparaten sänks. För detta tyngdverk kan ett förenklat uttryck MgDh = MVDV skrivas, där M är fordonets massa, g är tyngdens acceleration, h är flyghöjden och V är flyghastigheten. Då är dragkraften på grund av tyngdkraften med fri planeringoch det med farthastighet Fdin = 3Fstat. För att uppskatta den flygvikt som vingarna på en resande våg kan bära behöver vi också en uppskattning av den relativa minskningen av fritt glidflyg. Med fri planering balanseras verkligen apparatens vikt av lyftkraften och det aerodynamiska motståndet balanseras av dragkraften, som utförs av tyngdkraften när apparaten sänks. För detta tyngdverk kan ett förenklat uttryck MgDh = MVDV skrivas, där M är fordonets massa, g är tyngdens acceleration, h är flyghöjden och V är flyghastigheten. Då är dragkraften på grund av tyngdkraften med fri planeringoch det med farthastighet Fdin = 3Fstat. För att uppskatta den flygvikt som vingarna på en resande våg kan bära behöver vi också en uppskattning av den relativa minskningen av fritt glidflyg. Med fri planering balanseras verkligen apparatens vikt av lyftkraften och det aerodynamiska motståndet balanseras av dragkraften, som utförs av tyngdkraften när apparaten sänks. För detta tyngdverk kan ett förenklat uttryck MgDh = MVDV skrivas, där M är fordonets massa, g är tyngdens acceleration, h är flyghöjden och V är flyghastigheten. Då är dragkraften på grund av tyngdkraften med fri planeringmed fri planering balanseras apparatens vikt av lyftkraften och det aerodynamiska motståndet balanseras av dragkraften, som utförs av tyngdkraften när apparaten sänks. För detta tyngdverk kan ett förenklat uttryck MgDh = MVDV skrivas, där M är fordonets massa, g är tyngdens acceleration, h är flyghöjden och V är flyghastigheten. Då är dragkraften på grund av tyngdkraften med fri planeringmed fri planering balanseras apparatens vikt av lyftkraften och det aerodynamiska motståndet balanseras av dragkraften, som utförs av tyngdkraften när apparaten sänks. För detta tyngdverk kan ett förenklat uttryck MgDh = MVDV skrivas, där M är fordonets massa, g är tyngdens acceleration, h är flyghöjden och V är flyghastigheten. Då är dragkraften på grund av tyngdkraften med fri planering
där V vert är nedstigningshastigheten; vid V vert << V är förhållandet (V / V vert) ungefär lika med värdet på den aerodynamiska kvaliteten. Låt oss göra uppskattningar för fallet med en relativ nedstigning på 1:10 med fri glidning i kryssningsfart. I detta fall, såsom följer av ovanstående, skulle den dynamiska drivkraften F din ge horisontell flygning (utan att sänka!) Av en pterodactyl med en vikt av 10 F din; flygning med en stigning på 1:10 skulle tillhandahållas för en vikt av 9 F din… De resulterande uppskattningarna anges i tabellen; vingdimensionerna togs som den första parametern. Som ni ser, från en vinglängd på 2,5 m, blir förhållandet mellan vingstorlek och vikt realistiskt för en aktiv flygning av en varelse på vingarna i en resande våg.
| Vinglängd, m | Hela vingområdet, m 2 | Svängningsfrekvens, Hz | Resevåghastighet, m / s | Kryssningsfart hastighet, m / s | Dynamisk drivkraft, kg | Vikt, för stigning 1:10, kg |
| 2,0 | 2,56 | 2,4 | 1,92 | 1,44 | 0,75 | 6,75 |
| 2,5 | 4,00 | 2,3 | 2,30 | 1,73 | 1,68 | 15,1 |
| 3,0 | 5,76 | 2,2 | 2,64 | 1,98 | 3,21 | 28,9 |
| 3,5 | 7,84 | 2,1 | 2,94 | 2,21 | 5,40 | 48,6 |
| 4,0 | 10,24 | 2,0 | 3,20 | 2,40 | 8,34 | 75,1 |
De erhållna siffrorna tycks inte motsvara de tekniska parametrarna för ultralätt flygplan. I fallet med döda vingar av hängflygflygplan och skärmflygplan, med samma flygvikter och samma vingområden, krävs flyghastigheter som är ett par gånger högre än de som erhållits av oss. Men kom ihåg att vingarna på en resande våg fungerar i en ordnad virvlande luft - inte bara skjuter bort från den, utan också lutar på den. Därför är lyftkraften hos de rörliga vågvingarna motsvarande högre. Om denna ökning av lyft beskrivs av en faktor lika med tre - som ökningen av dynamisk kraft, se ovan - så skulle våra uppskattningar vara ganska rimliga … om inte för ytterligare en omständighet.
Låt oss komma ihåg: kondoren, med sin egen vikt på 15 kg, kan bära en extra belastning på 40 kg i luften. I princip kan en kondor flyga med en egen vikt på 50 kg. Men en sådan flygning skulle kräva yttersta ansträngningar av krafter. En varelse som ständigt måste anstränga skulle uppenbarligen vara ur sitt inslag. Det är inte för ingenting att kondoren, som vi ser, har en nästan tre gånger "säkerhetsmarginal"! Så: våra uppskattningar erhålls för de tekniska begränsande flygvillkoren. Dessa sätt är teoretiskt möjligt - men i praktiken behövde pterodactylerna någon form av "trick" som skulle göra det möjligt för dem att flyga utanför deras gränser.
Vi såg ett sådant "trick" efter att vi märkte att pterodactylerna varken hade roder eller hissar eller luftar! Hur hanterade de sin flygning? För att göra en svängning kunde pterodactyl frigöra spänningen på membranet på vingen på sidan till vilken den var tvungen att vända. Detta drag skulle minska vingens drivkraft och lyft. Asymmetri av vingkraften skulle orsaka en vändning, och för att kompensera för asymmetri av vingans lyftkrafter, kunde pterodactyl vända huvudet i motsatt riktning mot svängen. När det gäller hissen, vid låga hastigheter skulle det fortfarande vara ineffektivt, därför kan tonhöjdsstyrning, enligt vår mening, endast tillhandahållas i ett litet område av avvikelser från flygvektorn från det horisontella planet - centreringsskiftningar genom huvudförskjutningar bakåt eller framåt. Som du kan semöjligheterna för aerobatics i pterodactyl var mer än blygsamma. Om ett vindstopp lutade pterodactylen som höjde sig, skulle den inte längre kunna återgå till sin horisontella flygning!
Frågan uppstår: varför behövde pterodactylerna få höjd, om det var dödligt farligt för dem? Flygning i extremt låg höjd är motiverat endast i stora öppna ytor med en plan horisontell yta. Slutsatsen tyder på sig självt: pterodactyls anpassades till flygning i extremt låg höjd över havsytan! Och då var "fokus" som underlättade en sådan flygning troligen markeffekten på grund av att ekranoplanes flyger - den optimala flyghöjden i detta fall är ungefär hälften av den karakteristiska vingbredden. Därför behövde inte pterodactyler luftvägar: förtjockningen av luft mellan vingarna och vattenytan utarbetade automatiskt rullstörningarna, inklusive vid vridning (se ovan). Uppenbarligen jagade pterodactyls fisk och andra invånare i havet,att ta offret från tillvägagångssättet med sina tandiga näbb - att "dyka" i vattnet från en meters höjd var tekniskt sett helt säkert. Och att ta av från vattnet - med en hastighet av 2-3 meter per sekund - borde inte ha varit ett problem. En pterodactyl kunde ta upp en sådan starthastighet genom att starta en rinnande våg, med en reducerad amplitud, längs sina vingar utsträckta mot vattnet - medan man skjuter av från luften, utan från vattnet (jämför: en sex meter svärdfisk, skickar en rinnande våg genom kroppen, rör sig i vatten med en hastighet på upp till 120 km / h). Som ett resultat dyker upp en fantastisk bild av en pterodactyls krypande flygning - ultra-låg och ultralång, på vingarna på en resande våg, vars effektivitet ökas på grund av skärmeffekten. En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!Och att ta av från vattnet - med en hastighet av 2-3 meter per sekund - borde inte ha varit ett problem. En pterodactyl kunde ta upp en sådan starthastighet genom att starta en rinnande våg, med en reducerad amplitud, längs sina vingar utsträckta mot vattnet - medan man skjuter av från luften, utan från vattnet (jämför: en sex meter svärdfisk, skickar en rinnande våg genom kroppen, rör sig i vatten med en hastighet på upp till 120 km / h). Som ett resultat dyker upp en fantastisk bild av en pterodactyls krypande flygning - ultra-låg och ultralång, på vingarna på en resande våg, vars effektivitet ökas på grund av skärmeffekten. En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!Och att ta av från vattnet - med en hastighet av 2-3 meter per sekund - borde inte ha varit ett problem. En pterodactyl kunde ta upp en sådan starthastighet genom att starta en rinnande våg, med en reducerad amplitud, längs sina vingar utsträckta mot vattnet - medan man skjuter av från luften, utan från vattnet (jämför: en sex meter svärdfisk, skickar en rinnande våg genom kroppen, rör sig i vatten med en hastighet på upp till 120 km / h). Som ett resultat dyker upp en fantastisk bild av en pterodactyls krypande flygning - ultra-låg och ultralång, på vingarna på en resande våg, vars effektivitet ökas på grund av skärmeffekten. En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!på vingarna utsträckta mot vattnet - medan du skjuter av från inte luften, utan från vattnet (jämför: en sex meter svärdfisk, skickar en rinnande våg genom kroppen, rör sig i vattnet med en hastighet på upp till 120 km / h). Som ett resultat dyker upp en fantastisk bild av en pterodactyls krypande flygning - ultra-låg och ultralång, på vingarna på en resande våg, vars effektivitet ökas på grund av skärmeffekten. En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!på vingarna utsträckta mot vattnet - medan du skjuter av från luften utan från vattnet (jämför: en sex meter svärdfisk, skickar en rinnande våg genom kroppen, rör sig i vattnet med en hastighet på upp till 120 km / h). Som ett resultat dyker upp en fantastisk bild av en pterodactyls krypande flygning - ultra-låg och ultralång, på vingarna på en resande våg, vars effektivitet ökas på grund av skärmeffekten. En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!En sådan flygning, från teknisk synvinkel, är ett sällsynt mästerverk!
Och trots den mycket smala flygspecialiseringen av pterodactyl finns det en obestridlig fördel: i jämförelse med fågelvingar kan vingarna på en resande våg hålla mycket mer vikt i luften, och även med ett mycket mindre förhållande mellan massan av flygmuskler och den totala kroppsvikten. Låt oss uttrycka hopp om att det kommer att vara möjligt att skapa ett flygplan där flygningen kommer att baseras på de principer som beskrivs ovan - och som kommer att kunna bära en betydande nyttolast.
Författaren är K. Gumerov mycket tacksam för att han ställde in problemet, adresserna för informationsresurser och för en användbar diskussion.
Författare: A. A. Grishaev, oberoende forskare