Вычисления этого критерия для самых различных летающих объектов привели к интересным результатам, представленным на графике (см. стр. 36–37). По оси ординат на нем отложена приведенная парусность объекта К (далее — для простоты изложения — просто «парусность»), а по оси абсцисс — его относительный вес G/γ (для удобства построения графика — в степени 1/3). Для вычислений использовались существующие в литературе данные о размерах крыльев летающих животных (насекомых, птиц, летучих мышей, летучих рыб), а также созданных человеком машин (летающих моделей планеров и самолетов, самих планеров и самолетов, вертолетов) — всего около 300 объектов. При наличии двух рядов крыльев (у самолетов — биплан) или четырех (у некоторых насекомых) учитывалась площадь всех крыльев.
Оказалось, что во всем диапазоне весов летающих объектов значения критерия К лежат в довольно узкой области: для бабочек они не превышают 7,2; для моделей планеров — 9,0; а для самих планеров — 8,0. И значит, несмотря на огромный (миллиарды раз!) диапазон изменения веса всех активно летающих в воздухе объектов, разброс их парусности относительно невелик: он меняется не более чем в 5 раз. Но даже эту сравнительно небольшую область изменения критерия К можно разбить на несколько участков, каждый из которых характеризует вполне определенный тип полета, отличный от прочих.
Те, например, летуны, чей критерий К лежит в диапазоне от 1,7 до 3,0 (мухи, пчелы, утки-нырки и самолеты-истребители), обладают одним общим признаком: их полет стремителен. Они не используют парящий полет и не избегают летать против ветра.
Для других, у которых К примерно равен 3,5 (некоторые комары, голуби, лебеди и многие самолеты, например Як-40, Ту-134), направление ветра уже имеет значение и влияет на их полет. Комары, например, почти не летают при ветре даже средней силы, а крейсерская скорость названных самолетов заметно определяется направлением ветра.
У большинства насекомых и птиц — от мелких до крупных, а также у самолетов (кроме истребителей) значения К лежат в пределах от 3,5 до 5,0. Их полет уже существенно зависит от ветра и восходящих потоков воздуха. У планеров К = 4,75 и выше, но и зависание стрекоз (К = 4,6) на месте с малой амплитудой движения крыльев имеет явные черты парения. Иногда парят даже вороны, у которых К = 4,3.
Полет же тех, у кого К от 5,0 до 7,3 (бабочки, чайки, грифы, орлы, планеры), имеет все черты парящего и в большой мере зависит от ветра. При сильном встречном ветре эти летуны просто не могут долго лететь.
Самое большое значение К у мотыльков и бабочек, у птиц — несколько меньше, причем наибольшее из них (К = 6,6) — у кукушки, лесной птицы. Любопытно, что у подавляющей части лесных и ночных птиц и насекомых К заметно больше, чем у равных им по весу летунов открытых пространств и сильного ветра.
Между тем в живой природе планирующий полет не всегда требует большой парусности. У белки-летяги, например, весом в 140 граммов, критерий К равен всего 3,2, а у летучих рыб — от 2,5 до 2,9. В тех же пределах он и у «летающих» лягушек, и у кальмаров — лучших «летунов» среди головоногих. Один из видов кальмаров моряки так и называют — летающий кальмар. Это животное, размером примерно с сельдь, способно развить в воде такую скорость, что затем пролетает над водой более 50 м, поднимаясь над ней на высоту до 7 м.
Планировать над водой могут и осьминоги некоторых видов. Французский натуралист Ван Верани наблюдал, как один из них разогнался в аквариуме, а потом вдруг выскочил из воды и, описав в воздухе дугу длиной метров в пять, плюхнулся обратно.
При такого рода «чистом» планировании значения К относительно малы по сравнению с его значениями для планеров или парящих птиц. Объясняется это, по всей видимости, разными принципами планирования: в первом случае оно происходит за счет постепенного снижения ранее набранной скорости, во втором — благодаря восходящим потокам воздуха и при постоянной скорости.
Большой парусностью — вплоть до К = 9,0 — обладают летающие модели, полет которых осложняется даже слабым ветром, а при среднем уже невозможен.
У вертолетов (если считать их «площадью крыльев» всю ометаемую несущим винтом или винтами площадь) значение К располагается в пределах от 7,3 до 9,3, то есть оказывается заметно большим, чем у самолетов любых типов и даже у планеров.
Это, однако, не относится к большей части самолетов и вертолетов ранних конструкций, у которых значения К оказались существенно выше, чем у современных. Именно эти конструкции были неудачными. У самолета Можайского, например, К оказался равным 19,7. При столь большом К самолет может заваливаться набок и опрокидываться даже от легкого дуновения ветерка, что и происходило с самолетом Можайского. Так и не смог летать вертолет Юрьева (1913 год), у которого К = 20. Удовлетворительными же оказывались те конструкции, которым авторы придавали близкие к принятым сегодня значения К. В их числе четырехмоторный самолет Сикорского «Русский витязь» (1913 год), обладавший весом в 4,2 тонны (примерно вдвое тяжелее любого ему современного) и К около 6,7. У следующей модификации того же «Русского витязя» — самолета «Илья Муромец» — взлетный К был 6,9. У созданного в 1910 году биплана Докучаева К оказался равным 8,3.
Можно предположить, что характерные для самолетов тех лет высокие значения К связаны с относительно меньшей, чем у современных, энерговооруженностью. И поскольку в последующие годы непрерывно росли и максимальная скорость, и удельные мощности (на единицу веса) двигателей, и удельная нагрузка на крыло (вычисляется как G/S, в кГ/м2), то в результате уменьшались значения К, которые к настоящему моменту, по-видимому, уже достигли оптимальных значений. Во всяком случае, по сравнению с теми, что встречаются при сходных условиях полета в живой природе.
Возможны большие значения К и при некоторых особых условиях полета. Максимальной парусностью — вплоть до К = 20 — обладают малые комнатные модели, изготовленные из соломы и имеющие вес всего несколько граммов. На открытом воздухе полеты таких объектов вообще невозможны: на их полет сильно влияет даже самый легкий ветерок.
Значения К около 10 — у дельтапланов, около 12 — у парашютиста при спуске. И неудивительно, что в некоторых случаях парашютист вместо спуска поднимался и его заносило восходящим потоком воздуха в облака.
Главный вывод всего этого анализа состоит в следующем: полет любых объектов тяжелее воздуха имеет общий критерий подобия для чрезвычайно широкого диапазона весов, для самых разных конструкций и материалов и, наконец, для различного механизма самого полета. Но почему так? Почему величина этого критерия имеет порядок нескольких единиц, а не нескольких десятков или, скажем, долей единицы?
Правдоподобным кажется следующее объяснение. Для песчинки с удельным весом 2,7 г/мм3 критерий К равен 0,36, а для свинцовой дробинки с удельным весом 11,3 г/мм3 — в четыре раза меньше (0,088). Ни у одного из известных активно летающих объектов он не имеет столь малых значений.
Если же вычислить этот критерий для кубика воздуха, то он окажется равным 9,17. Объекты, обладающие близким к этому значением К, составляют, с позиций теории подобия, как бы часть атмосферы, и потому их движение определяется воздушными потоками. Такой К у воздушных шаров и дирижаблей, то есть у так называемых аппаратов легче воздуха (на самом деле их вес в установившемся полете равен весу вытесненного ими воздуха).