Почему Карлсона...1
- Ты, кажется, собирался рассказывать мне сказку! - снова надулся Карлсон.
- Ну вот, ты опять обиделся! - огорченно сказал Малыш. - Просто мне кажется, что такой пропеллер, как у тебя, неизбежно вызовет дополнительный вращающий момент. У тебя же нет хвостового винта, как у вертолета. И тебя будет уводить в сторону по курсу. Я никак не могу понять, как ты компенсируешь этот момент. Он должен разворачивать тебя, и в какой-то момент ты неизбежно свалишься в штопор. Малыш поймал хмурый взгляд Карлсона и осекся.
- С тобой неинтересно, - хмуро заявил Карлсон. - Что ж, погостил, пора и честь знать. Чао! С этими словами Карлсон подбежал к подоконнику, завел моторчик и выпрыгнул.
- Э-ге-гей, Малыш! Прощай! - крикнул он, махая Малышу рукой. - Постой! Я понял! Я все понял! - воскликнул Малыш, бросаясь к окну. Карлсон заложил крутой вираж и повернул обратно.
- Ну что ты понял? - спросил Карлсон, бухнувшись на диван. - Что гостей надо развлекать, а не нести всякую чепуху?
- Я понял, как ты компенсируешь это вращение! - крикнул Малыш. - Ты в полете все время машешь рукой. На эту выставленную в сторону руку давит поток воздуха и борется с вращением. Чтобы лететь, ты должен все время махать рукой. Карлсон здорово разозлился.
- Опять ты за свое! - мрачно сказал он. - Ничего я никому не должен! Я машу всем рукой и кричу "Э-ге-гей!", потому что я веселый и приветливый мужчина в самом расцвете сил. Но таким занудам, как ты, я даже махать рукой теперь не буду.
- Если моя теория верна... - начал было Малыш, но Карлсон уже вылетел в окно. Малыш увидел, как Карлсон, набирая скорость, рефлекторно дернул правой рукой, но сдержался. Тут его повело в сторону. Он попытался выправиться и снова чуть не махнул правой рукой, но немедленно схватил ее левой и прижал к туловищу. Карлсона повело сильнее, и внезапно развернуло боком к направлению полета. Он сдался и отчаянно замахал рукой, но было поздно. Поток воздуха перевернул его, и, беспорядочно кувыркаясь, Карлсон полетел вниз.
- Сво-о-о-о-о-о-о-олочь! - донесся до Малыша последний крик Карлсона, и Малыш увидел, как Карлсон на полной скорости врезался в бетонный столб, прокатился по земле и неподвижно замер, раскинув руки и ноги. Вокруг его головы расплывалось большое кровавое пятно. Малыш вздохнул и вернулся к книжке. Но ему опять не дали спокойно почитать.
- Малыш! - раздался голос папы. Малыш обернулся. - Малыш, это ты брал гидродинамику Ландау и Лифшица? - мягко спросил папа, входя в комнату. - Она стояла на полке и закрывала собой пятно на обоях, а теперь ее нету.
- Это я, я положил ее на тумбочку, - прошептал Малыш. - Мне было не дотянуться, чтобы поставить ее обратно на полку.
- Малыш, Малыш. - Папа ласково потрепал Малыша по голове. - Ну зачем ты берешь такие книжки? Все равно ты до них еще не дорос! И картинок в ней почти нету.
- Все равно я ничего не понял, - соврал Малыш.
- Конечно, не понял. Ведь для этого надо много учиться, вначале в школе, потом в институте - а ты пока еще только в первом классе. Лучше посмотри, кто к тебе пришел, - сказал папа, пропуская в дверь Кристера и Гуниллу, друзей Малыша.
- Кристер! Гунилла! - радостно крикнул Малыш. - Ужасно рад вас видеть! Папа с нежностью посмотрел на Малыша и тихонько вышел.
- Малыш! - сказал Кристер, протягивая Малышу какой-то сверток. - Мы поздравляем тебя с днем рождения и хотим подарить тебе эту камеру Вильсона.
- Камеру Вильсона? - Глаза Малыша засияли. - Вот здорово! Давно о ней мечтал! А какой у нее коэффициент перенасыщения пара? Малыш искренне обрадовался, но все равно Кристер уловил печальные нотки в его голосе.
- Что случилось, Малыш? - спросил он. - Ты чем-то расстроен? Малыш тяжело вздохнул и с тоской закрыл книжку "Занимательная вивисекция", заложив ее закладкой.
- Собаку мне не подарили...
# Как летает Карлсон: аэродинамика и топливо
Отличный вопрос! Астрид Линдгрен не оставила нам чертежей, но если подойти к делу с инженерной серьёзностью (и долей юмора), то можно реконструировать физику полёта «мужчины в самом расцвете сил».
---
## 1. Конструкция: что мы знаем
- На спине у Карлсона закреплён **пропеллер** (винт).
- Винт приводится в движение **моторчиком**, который запускается кнопкой на животе.
- Карлсон способен зависать, летать вперёд/назад, вверх/вниз и маневрировать.
По сути это **одновинтовой летательный аппарат вертикального взлёта и посадки (VTOL)** — аналог мультикоптера или вертолёта, где роль фюзеляжа играет тело человека.
---
## 2. Аэродинамика
### Подъёмная сила
Чтобы Карлсон оторвался от земли, тяга винта должна превышать его вес.
- Оценим массу: Карлсон «в меру упитанный», плюс мотор, плюс пропеллер. Возьмём **~80 кг**.
- Необходимая тяга: $T = mg \approx 80 \times 9{,}81 \approx 785\ \text{Н}$ (около 80 кгс).
Это реально много для маленького пропеллера. Для сравнения: современные мощные дрон-моторы выдают ~3–5 кгс тяги каждый. Карлсону нужен **один винт с тягой ~80 кгс** — это уровень небольшого пилотируемого мультикоптера (например, Jetson ONE использует 8 моторов суммарно на ~86 кг).
### Почему он не крутится волчком?
У обычного одновинтового вертолёта есть **хвостовой рулевой винт**, компенсирующий реактивный момент. У Карлсона его нет. Возможные объяснения:
1. **Соосная схема** — в книге не описана, но можно допустить, что там два винта, вращающихся в разные стороны (как у Ка-52).
2. **Аэродинамическое сопротивление тела** — руки, ноги, пальто создают достаточный момент сопротивления, чтобы не дать телу бесконечно раскручиваться. Но тогда Карлсон должен постоянно балансировать, как канатоходец.
3. **Гироскопический эффект** — массивный маховик внутри мотора стабилизирует ориентацию.
4. **Магия** — ну, он всё-таки из сказки.
### Управление
Карлсон меняет направление, наклоняя тело. Это работает точно так же, как управление современным FPV-дроном: **смещение центра масс относительно оси тяги** создаёт момент, наклоняющий вектор тяги, и аппарат начинает двигаться горизонтально. Его короткие ручки и ножки вполне могут работать как органы управления.
### Аэродинамическое качество
Тело Карлсона — **ужасный обтекаемый профиль**. Коэффициент лобового сопротивления ($C_d$) толстого человека в пальто — примерно 1.0–1.3. Поэтому крейсерская скорость Карлсона вряд ли превышает 30–50 км/ч; дальше всё топливо будет уходить на борьбу с воздухом.
---
## 3. Вид топлива
В книгах сказано, что Карлсон ест **плюшки, варенье, торт со взбитыми сливками** и периодически жалуется, что «мотор барахлит», когда голоден. При этом мотор заводится кнопкой. Есть две основные гипотезы:
### Гипотеза 1: Биохимический двигатель (плюшки как топливо)
Самая красивая теория. Карлсон переваривает плюшки и варенье, а его организм — это **биологический генератор**.
- Энергетическая ценность одной плюшки (~150 г сдобного теста с сахаром и маслом) — примерно **600–700 ккал ≈ 2,5–3 МДж**.
- Мощность, необходимая для висения: $P = T \cdot v_i$, где $v_i$ — скорость индуктивного потока через винт. Для компактного винта (диаметр ~0.5 м) это около **5–8 кВт**.
- Если КПД метаболизма ~25%, то при мощности 6 кВт Карлсон сжигает ~24 кДж/с.
- Одной плюшки хватит на: $3\,000\,000 / 24\,000 \approx 125\ \text{секунд} \approx 2\ \text{минуты}$ полёта.
**Вывод:** Чтобы летать долго, Карлсону нужно съедать по противню плюшек каждые несколько минут. Это идеально объясняет его постоянный голод и любовь к выпечке! Варенье, вероятно, служит **системой охлаждения** (сахарный сироп имеет высокую теплоёмкость) или высокооктановой присадкой.
### Гипотеза 2: Скрытый ДВС или электромотор
Кнопка на животе похожа на стартер. Возможно, внутри спрятан:
- **Микро-ДВС** на каком-то лёгком топливе (керосин, спирт). Но куда он заправляется? Вероятно, варенье ферментируется прямо в баке до состояния спирта.
- **Электромотор + батарея**. Тогда плюшки — это просто личная прихоть, а заряжается он от розетки в своём домике на крыше (которую никто не видел).
### Гипотеза 3: Реактивный двигатель
Если учесть звук («жужжание») и то, что он иногда оставляет след копоти — возможно, это микротурбореактивный двигатель. Но тогда температура выхлопа подожгла бы Малышу штаны.
---
## 4. Итоговый технический паспорт Карлсона
| Параметр | Значение |
| :--- | :--- |
| **Тип аппарата** | Одновинтовой VTOL (или соосный) |
| **Взлётная масса** | ~80 кг |
| **Необходимая тяга** | ~800 Н |
| **Мощность двигателя** | 5–10 кВт |
| **Топливо** | Плюшки с корицей (биомасса), варенье (присадка/охлаждение) |
| **Крейсерская скорость** | 30–50 км/ч (ограничена аэродинамикой пальто) |
| **Система управления** | Наклон корпуса (смещение ЦТ) |
| **Запуск** | Кнопка-стартер на панели живота |
---
**Резюме:** С точки зрения физики, полёт Карлсона — задача колоссальной энергоёмкости. Он требует мощности небольшого мотоцикла, сосредоточенной в аппарате размером с тарелку. Но если допустить, что шведские плюшки обладают невероятной энергетической плотностью, а сам Карлсон сделан из сверхлёгких композитов (он же привидение, по одной из фанатских теорий), то всё сходится!