История о том, что шмель летает вопреки законам физики, возникла в 1930-х годах из-за попытки применить к насекомому уравнения стационарной аэродинамики, используемые для расчета жестких крыльев самолетов. Математик Андре Сент-Лагю и биолог Антуан Маньян подсчитали, что при заданном весе и площади крыльев шмель не способен создать достаточную подъемную силу для взлета. Но как же тогда он летает ?
Проблема заключалась в том, что классическая авиамодель рассматривала крыло как неподвижный профиль в ламинарном потоке воздуха, полностью игнорируя специфику махового полета.
Реальный механизм полета шмеля был детально изучен лишь в конце XX века с помощью высокоскоростной съемки и компьютерного моделирования. Выяснилось, что насекомое использует нестационарную аэродинамику.
Вместо того, чтобы опираться на ровный поток воздуха, крылья шмеля при каждом взмахе генерируют мощные переднекромочные вихри (Leading Edge Vortices). Эти вихри создают область крайне низкого давления непосредственно над крылом, которая «всасывает» насекомое вверх, обеспечивая до 30% дополнительной подъемной силы, недоступной для самолетов с фиксированным крылом.
Кроме того, крыло шмеля обладает высокой степенью деформации. Оно не просто двигается вверх-вниз, а совершает сложные вращательные движения (инверсию) в крайних точках взмаха. Это позволяет использовать энергию вихрей, созданных при предыдущем движении. Частота взмахов достигает более 200 Гц и обеспечивается асинхронными мышцами, которые способны сокращаться многократно в ответ на один нервный импульс.
Таким образом, полет шмеля не нарушает законы физики, а является сложным примером биомеханической оптимизации.
