Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

«От «Боинга» до «Ильюшина» самолеты стремились выглядеть одинаково»

Ученые выяснили, что самолетостроение развивается по законам эволюции животных

Павел Котляр 23.07.2014, 16:41
Первый реактивный пассажирский самолет Ту-104 Фотохроника ТАСС
Первый реактивный пассажирский самолет Ту-104

Дизайн всех самолетов в мире подвластен тем же законам, по которым эволюционируют птицы, звери и насекомые. Не везет лишь тем самолетам, которые подобно «Конкорду» появляются назло эволюции, выяснили ученые.

Американские ученые поняли, почему гордость европейского самолетостроения — сверхзвуковой пассажирский лайнер «Конкорд» — постигла участь вымершей птицы дронт. Дело в том,

что на примере этого самолета мировое авиастроение зашло в эволюционный тупик.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Journal of Applied Physics, профессор машиностроения и материаловедения из Университета Дьюка (США), выходец из Румынии Эдриан Бежан показал, что закон развития сложных систем, который он вывел два десятилетия назад, вполне применим к эволюции самолетостроения.

И вся мировая история авиастроения, от американского двухмоторного поршневого DC-3 до современных дальнемагистральных турбореактивных лайнеров, подтверждает единство этих законов.

Одним из главных аргументов противников теории Дарвина является то, что существование эволюции недоказуемо, поскольку она гораздо длиннее человеческой жизни.

В 1996 году Бежан предложил придуманный им Конструктальный закон, который применим к развитию объектов живой и неживой природы, которые существуют в условиях потока газа или жидкости — это, например, организмы, реки, нейронные сети, разряд молнии, электрические схемы.

«Эволюция земных видов происходит на слишком больших временных шкалах, чтобы человек мог ее наблюдать. Однако эволюция нашего собственного использования технологии и самолетов для перевозки людей и грузов занимала чуть больше времени, чем человеческая жизнь. Эволюция — универсальный феномен, применимый к технологии, бассейнам рек, строению животных, и в его основе лежит Конструктальный закон», — считает Бежан.

Supplementary material

Закон постулирует, что для выживания сложной системы в ходе эволюции она должна упрощать обтекание набегающим потоком. К примеру, кровеносная система человека эволюционировала таким образом,

чтобы обеспечить ток крови по сети крупных артерий и небольших капилляров.

Русла рек, ветви деревьев и современные скоростные магистрали в своем развитии подчиняются тем же законам. Конструктальный закон диктовал свои требования и в эволюции самолетов:

масса двигателей росла пропорционально размерам самолетов, размах крыльев был завязан на ширину фюзеляжа, а загрузка топливом росла пропорционально весу воздушного судна.

«Схожие особенности строения могут встречаться у разных видов наземных животных. Крупные животные живут дольше и преодолевают большие расстояния, так же как это происходит у самолетов. К примеру, отношение размеров двигателя к размерам судна соответствует отношению размеров сердца, легких и мускул у крупного животного», — считает Бежан.

В своем исследовании Бежан с коллегами проанализировали огромный массив данных по совершенно разным самолетам, выпущенным в различные годы в разных странах мира. Это позволило им выявить тысячи закономерностей, связывающих друг с другом такие параметры, как год производства, размер, крейсерскую скорость, вес двигателей, вес топлива, дальность, длину фюзеляжа.

«Мы рассмотрели все модели самолетов, к которым имели доступ. Включая советские модели — всего 98 типов», — рассказал Бежан «Газете.Ru».

Помимо распространенных моделей Boeing и Airbus в анализе действительно присутствуют такие известные советские самолеты, как Ту-104, Ту-154 и Ил-96.

Анализ данных выявил две закономерности. Во-первых, эволюция мирового авиастроения все годы двигалась в сторону увеличения размеров. Несмотря на то что всегда выпускаются новые модели самых разных размеров,

на смену крупнейшим приходят еще более крупные самолеты.

Кроме того, оказалось, что законы, связывающие массу самолетов с их скоростью, совпадают с аналогичными взаимосвязями у млекопитающих, ящериц, птиц и насекомых. Другими словами, эволюционные ограничения, встречающиеся в живой природе, работают и в авиастроении.

Удивительным, по словам Бежана, оказалось то, что мировой дизайн самолетов почти не имеет национальных особенностей. «Национальных особенностей нет, это удивительная вещь. От «Боинга» и «Ильюшина» до «Аэробуса» самолеты стремились выглядеть одинаково, как животные — не копируя друг друга, а стремясь летать проще, экономичнее, безопаснее. В биологии это называется конвергентной эволюцией», — добавил автор работы.

Особняком в этом стройном древе эволюции стоит закончивший свою летную жизнь в 2003 году сверхзвуковой «Конкорд» и его советский соперник Ту-144. «Конкорд» сильно отклонился от правил, которые вывела эволюция для пассажирских самолетов», — считает Бежан, имея в виду низкое отношение массы к скорости, размаха крыльев к длине фюзеляжа, огромные двигатели и низкую экономичность.