Так, для полёта назад пчела максимально отводит вибрирующие крылышки от корпуса. При этом равнодействующая пары реактивных сил становится весьма мала; а устойчивым положением корпуса оказывается такое, при котором брюшко проваливается, а голова приподнимается, так что вектор вибрационной тяги отклоняется от вертикали назад — горизонтальная компонента этого вектора и обеспечивает нужное перемещение. Соответственно, зависание на месте и полёт вперёд, со всё большей скоростью, получаются при всё большем приведении вибрирующих крылышек к корпусу — в результате ориентация корпуса всё больше приближается к горизонтальной, а направленная вперёд равнодействующая пары реактивных сил всё увеличивается. То есть, при полёте вперёд, вибрационная тяга удерживает пчелу в воздухе, а перемещение происходит благодаря паре реактивных сил.
Чтобы всё происходило именно так, пчела должна иметь, помимо мышц, обеспечивающих махи крылышками вверх и вниз, ещё и мышцы, обеспечивающие требуемый угол отведения. По логике строения двигательного аппарата пчелы, эта задача решается с помощью так называемых продольных мышц груди. Приведение крылышек происходит пассивно, за счёт упругого сочленения с корпусом, и, при полном расслаблении продольных мышц груди, крылышки сложены вдоль корпуса. Чем сильнее напряжены эти мышцы, тем сильнее сокращена грудь, и тем сильнее отведены крылышки.
Почти мгновенно напрягая продольные мышцы груди, быстро летящая пчела переключает вектор горизонтальной тяги и выполняет весьма эффективное торможение в воздухе. Но главный секрет этих мышц заключается в том, что их неспроста две, по числу крылышек — для независимого друг от друга управления их углами отведения. По логике вышеизложенного, именно неравные углы отведения правого и левого крылышек обеспечивают пчеле изменения направления горизонтального полёта. Так, если в полёте правое крылышко отведено сильнее, чем левое, то равнодействующая пары реактивных сил, соответственно, повёрнута влево. Если вспомнить, что точка приложения этой равнодействующей вынесена вперёд по отношению к центру тяжести, то становится ясно, что в описанном полётном случае будет происходить левый поворот. Увеличивая угол отведения только правого или только левого крылышка, пчела выполняет свои фантастические левые или правые виражи — да ещё при этом автоматически притормаживает!
Следует добавить, что пчёлы владеют ещё одним воздушным манёвром: боковым перемещением. На первый взгляд, такое перемещение возможно при различии частот вибраций левого и правого крылышек, что давало бы разность между “правой” и “левой” реактивными силами. Но нет: взмахи выполняются всегда синхронно, т.е. с одинаковой частотой — иначе возникла бы разность сил вибрационной тяги от правого и левого крылышек, и появился бы соответствующий опрокидывающий момент сил. А боковое перемещение, на наш взгляд, осуществляется следующим образом. Пчела изгибает брюшко в ту сторону, в которую надо сместиться, и равновесие по крену нарушается. Брюшко перевешивает и накреняет пчелу, так что вектор вибрационной тяги отклоняется вбок. Как и полёт назад, полёт вбок у пчелы совершается лишь с небольшой скоростью, поскольку при этом используется не главный движитель.
В заключение отметим, что некоторые из вышеупомянутых эффектов, сопровождающих тот или иной режим полёта пчелы, заметны невооружённым глазом, без ускоренной видеосъёмки. Так, при быстром полёте пчелы вперёд, её корпус действительно держится горизонтально, а при полёте назад, действительно, голова приподнята, а брюшко провалено. При “раскачивающихся” перемещениях вправо-влево — как при первом вылете из улья — пчела действительно “болтает” брюшком.
Трудно не восхититься тем, как дивно согласованы технические решения в полётном аппарате пчелы, а также тем, как виртуозно этот аппарат используется!
Ссылки.
[1] Л.Лозовский. Движители в живой природе. http://ll-propulsive.narod.ru Статья “Вибролёт”.
[2] Г. Биркгоф. Гидродинамика. “Изд-во иностранной литературы”, М., 1963.
[3] Х. Кухлинг. Справочник по физике. “Мир”, М., 1982.
[4] А. А. Гришаев, А. А. Гришаев (старший). Секрет машущего полёта птиц. — Доступна на данном сайте.