Сила Р направлена вверх и стремится поднять крыло, поэтому её называют подъемной силой. Если подъемная сила  = массе птицы, то высота полёта  не изменяется, птица летит  горизонтально. Если же сила Р больше массы птицы, последняя поднимается вверх; если сила меньше массы, то происходит потеря высоты, птица снижается. Сила Q тормозит поступательное движение и называется силой лобового столкновения. Если сила  лобового сопротивления больше силы тяги, то движение  замедляется, в противном случае движение ускоряется; наконец, в случае равновесия сил тяги и лобового сопротивления скорость движения остаётся постоянной. Откуда же возникает сила тяги? При взмахе крыла вниз составляющие силы распределяются  несколько иначе, чем в рассмотренном случае. Сила Р по-прежнему направлена вверх и уравновешивает силу тяжести, а перпендикулярная ей сила Q направлена вперед и создает тягу. Разложение сил при возможных положениях крыла показывает, что сила тяги может возникнуть и при поднимании крыла (рис 44 II, смотри выше). Определяющим моментом в этом случае служит знак так называемого угла  атаки, т.е. угла между хордой крыла и направлением набегающего на него воздушного потока. Итак, чем больше подъемная сила по сравнению с лобовым сопротивлением, тем эффективнее полёт, тем выше т.н. качество летательного аппарата. В свете сказанного вся авиация в сущности сводится к решению важнейшей задачи - увеличение  подъемной силы и уменьшение вредного лобового сопротивление. Главными способами борьбы с лобовым сопротивлением до последнего времени были "зализывание" фрм самолёта и уменьшение угла атаки.  Но на сколько можно увеличить угол атаки, ведь должен же существовать тот предел, ниже которого полёт становится невозможным. В этом случае, когда крыло неподвижно. А что если заставить  крыло двигаться по птичьему? Рисунок ниже - /Рисунок изображающий полёт птицы, сделанный Леонардо да Винчи/:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Полёт_птиц Вероятно, Вы не раз наблюдали с земли за полётами птиц, обычно кажется, что её крыло  идет после взмаха прямо вниз. Но что же происходит на самом деле? Крыло движется и вниз и в направлении полёта птицы - при взмахе крыло встречает поток воздуха не всей своей  нижней поверхностью, а под определенным углом атаки, так же как самолётное. Однако, у птичьего крыла кроме угла атаки, появляется при  движения волнообразная траектория полёта. Именно поэтому машущий полёт более эффективен, чем поле самолета с неподвижными крыльями. движущееся крыло позволяет  создать максимум подъемной силы и минимум лобового сопротивления! http://www.synerjetics.ru/article/flapping_flight.pdf Обладая всеми достоинствами крыла птицы, обычный  пассажирский самолёт, смог бы летать с околозвуковой скоростью. Чрезвычайно важно : машущее крыло хорошо работает на углах атаки, значительно превышающих  критические углы атаки планируемого  крыла, как известно, именно на критическом угле атаки самолёт  может срываться в штопор.

Значит орнитоптер? О ДА! Машущее крыло аэродинамически выгодно во всех отношениях. Для повышения экономичности, маневренности и безопасности самолётов можно использовать опыт живой природы, строить летательные аппараты с машущими крыльями.

Но осуществить машущий полет, а главное, достичь желаемого эффекта - задача далеко не простая, а казалось бы мы живём в век безграничных возможностей науки и техники.

В 1936 году в зарубежной печати появилась информация об одном немецком инженере, который изготовил  несколько механических  птичек. Они были маленькие, но как настоящие и даже летали ! Окрыленный успехом, этот инженер задался целью построить орнитоптер. У него нашлись последователи в других странах. Строили махолёты, или как их еще называли  птицелеты, самых различных конструкций. Один из таких махолётов имел массу больше полутонны, площадь крыльев достигала 30 кв. м, они делали от 25 до 90 взмахов в минуту. По расчетам такой орнитоптер должен был  поднять не одного , а нескольких пассажиров. Однако взлететь ему так и не удалось : не хватило подъемной силы. Другие махолёты с поршневым бензиновым мотором, едва оторвавшись от земли, неизменно  тот час же падали... Почему же конструкторы и инженеры потерпели неудачу в своих первых попытках создания махолёта? Дело в том, что они поверхностно пытались скопировать Природу, не понимая истинной физической картины образования движущих сил на машущем крыле. они механически переносили формулы аэродинамики самолёта на орнитоптер, а это неизбежно приводило к неудачам. А иначе и быть не могло, ибо подъемная сила крыла, жестко  закрепленного, и машущего образуется по-разному. Если крыло самолёта плавно обтекается струями воздуха, то при взмахах  крыла птицы имеет место так называемое срывное обтекание. Однако почти все изобретатели и конструкторы орнитоптеров прежде, не учитывали  этой принципиальной разницы. Раскрыть секреты  феноменальной подъемной силы птичьего крыла, постигнуть закономерности полёта пернатых, переложить их на инженерный язык, взять у  летающих "конструкций" живой Природы всё самое эффективное в аэродинамическом отношении, найти новые законы для создания махолётов - этим увлечены с прошлого века  бионики ещё со врен СССР. Изысканиями занимаются в Великобритании, Германии, Японии, Италии, Франции, Америки и других странах очень многие энтузиасты. К сожалению, далеко не все  авиаконструкторы разделяют идею перспективности машущего полёта.

Мало кто знает, что после после Второй Мировой Войны был создан Комитет  машущего полёта Федерации авиационного  спорта СССР. Лётчики, биологи, инженеры, врачи, рабочие, аэродинамики в содружестве с учеными Института морфологии животным им. А.И. Северцова Академии наук СССР - доктором  биологических наук Г.С.Шестаковой и кандидатами наук  Т.Л. Бородулиной , В.Э. Якоби, И.В. Кокшайским - занялись изучением механики полёта птиц.

С течением времени, уже забылось откуда вдруг появились красочные и яркие домики-клетки - частные и дворовые голубятни, практически во всех населенных пунктах времен СССР.

Такие конструкции были в каждом городе, их ставили на крышах сараев и гаражей, на чердаках. Даже сейчас, в моём подмосковном малоэтажном городке сохранилось ещё 5 голубятен, которые поддерживают в надлежащем состоянии энтузиасты.

К сожалению, времена малоэтажного строительства с придомовыми пристройками, сменились строительством многоэтажных домов с маленькими внутридворовыми площадями, где мало места парковкам и детским площадкам, что уж здесь говорить о голубятнях. Сараи и гаражи сносят, показательный пример недавно состоялся в городе Рязани: довольно оригинальный иск подала в суд администрация города Рязани в отношении владельца «объекта недвижимости» в городском дворе. Муниципалитет требовал обязать жителя Октябрьского района города снести… голубятню:

Оснований для этого власти предложили несколько. Во-первых, гражданин разводил голубей на территории многоквартирного жилого дома. Но голубятня как сооружение не соответствует нормативам СанПиН. Во-вторых, земельный участок, на котором голубятня стоит, относится к землям с неразграниченной государственной собственностью. Права собственности на этот клочок земли у хозяина голубятни не зарегистрировано, территория не отмежевана, на кадастровый учет не поставлена. Суд установил, что голубятня используется владельцем без соответствующего права. Таким образом, требования администрации Рязани были признаны обоснованными. Суд обязал голубятника демонтировать его «птичью клетку». Решение суда вступило в законную силу. На демонтаж голубятни хозяину отводится 10 дней.

Но вернемся к изысканиям Комитета  машущего полёта Федерации авиационного  спорта СССР. За многие годы исследований этим коллективом энтузиастов машущего полёта, ранее неизвестные  закономерности феноменальной подъемной силы крыла.  Было установлено следующее: 1). Перья птиц эластичны и упруги, благодаря этому крыло имеет  переменный профиль. 2). Машущее крыло засасывает воздух. Всасывание разделяется на внешнее ( в пазушную область крыла) и внутреннее (через тоннели). 3). Пограничный слой воздуха вдоль хорды машущего крыла автоматически сдувается - это ведет к повышению его  подъёмной силы. 4). Движение крыла довольно сложно, оно колеблется не только  в направлении вверх-вниз, но и около 3-х осей. 5). Второстепенные, г.о. большие маховые перья имеют , кроме того, собственные колебания. 6). Концы крыльев - манус, как говорят специалисты, - обладают пропеллирующим действием, а траектория их движения приближается к синусоиде. 7). При ударе крыла вниз стержень отдельных перьев раскручивается, а затем при подъеме крыла перо сильно отбрасывает воздушный поток вниз. Т.о. крыло аккумулирует энергию. 8). Кино-и фотосъёмки в гидроканале наглядно показали, как от крыла в различных положениях во время взмаха и удара отделяется закручивающийся вихрь, причем одновременно изменяется угол атаки крыла. Эти вихри - срывное обтекание - создают подъемную силу и тягу машущего крыла (сила противодействия - тянущая сила, а отход вихря даёт крылу подъемную силу). 9). В отличие от планирующего полёта при машущем  даже на закритических углах атаки подъёмная сила продолжает расти. Это явление объясняется по-разному : эффектами сдува пограничного слоя различных  фазах  взмаха, проницаемостью крыла, управлением пограничным слоем,имеющимся на поверхности крыла микрорельефом. 10). На нижней и верхней поверхностях крыла интенсивность образующихся вихрей различна. она зависит как от геометрических характеристик профиля (вогнутости, толщины, угла установки), так и от характера движения (неравномерность взмахов). К примеру, профили вогнутые, широкие, такие как у орла и глухаря, позволяют образовываться на нижней поверхности крыла очень интересным вихрям. В зависимости от параметров профиля и характера движения вихревая  дорожка, по-видимому, может превращаться в цепочку вихрей. Сами вихри имеют интересное свойство - ведут себя  при встрече с друг другом и с препятствиями своеобразно : или обтекают препятствие, или отталкиваются от него, в зависимости от его размеров. Вихри взаимодейсвуют  между собой, сообщая друг другу или частицам воздуха скорости. такие скорости называют индуцированными. Этот эффект аналогичен электромагнитному влиянию проводника, по которому  течет электрический ток. Фотография ниже - /Эдвард Фрост (Кембриджшир, Англия) в 1902 сконструировал орнитоптер (махолёт, энтомоптер) из ивы, шёлка и перьев/ :

Опыты с электро-машущими моделями, которые проводились рядом научных учреждений, показали, что увеличение подъемной силы машущего крыла возрастает в 5 раз по сравнению с неподвижным. Одновременно было установлено, что  машущее крыло птицы создаёт значительную тягу даже при малых скоростях. В начале 60-х годов ХХ века членами Комитета машущего полёта было построено несколько моделей орнитоптеров с бензиновыми моторчиками 10-15-20 л.с. И в один из солнечных октябрьских дней 1962 года на одном из подмосковных аэродромов можно было увидеть такую картину : По бетонной дорожке плавно взмахивая гибкими крыльями 9-ти метрового размаха, мчался  необычный летательный аппарат. Сильная струя воздуха, отбрасываемая машущими крыльями, заставляла никнуть траву по краям дорожки. Набрав скорость 25-30 км./ч, аппарат начал подпрыгивать. А еще через несколько секунд его колеса повисли в воздухе. Аппарат летал над аэродромом не долго, т.к. программа испытаний была расчитана только лишь на проверку тяги и подъёмной силы. Однако первый же экспериментальный полёт показал, что даже при очень небольшой скорости - вдвое меньшей, чем требуется  самолёту - махолёт с маломощным моторчиком в 18 л. с. легко отрывается от земли. Спустя 1,5 года (19 апреля 1964 года) на стадионе "Динамо" в Москве были проведены соревнования нескольких моделей аппаратов с машущими крыльями. Присутствующие на соревнованиях воочию убедились, что полёт на таких аппаратах безопасен, так как махолёт мог садиться  при нулевой поступательной скорости.  А если вдруг в воздухе откажет двигатель? Это не страшно, ведь махолет плавно спланирует на распластанных крыльях. Хотя тайна механики полёта птиц несколько прояснилась благодаря исследованиям советских и зарубежных  ученых, многочисленных энтузиастов машущего полёта, всё же в этом вопросе остаётся многое тайной. Созданные модели орнитоптеров еще далеки от совершенства биологических прототипов и не могут конкурировать с современными самолётами ни в скорости, ни  в грузоподъёмности. Для эффективного моделирования полёта птиц необходима строгая теория машущего полёта, базирующаяся на глубоком знании  организма птицы, её летательных органов, понимания всех аэродинамических процессов, происходящих при полёте птиц. А такой теории до сих пор не разработано в связи со множеством трудностей, не говоря уже об отсутствии физической схемы исследуемого процесса, здесь в отличие от аэродинамики обычного самолёта с неподвижными крыльями, приходится сталкиваться с массой новых величин и функциональных зависимостей, которые следует учитывать соответствующим образом.  Изучая машущее крыло, мы встречаемся с такими новыми по сравнению со случаем  неподвижного крыла показателями, как угловые  колебания крыла, частота их неравномерна, число взмахов, амплитуда взмаха, ускорение в разных фазах взмаха. Переменные становятся такие бывшие константами в случае неподвижного крыла величины, как установочный угол, угол атаки, сами аэродинамические силы в разных фазах взмаха и т.д. Отсюда неизбежно вытекает сложность в осуществлении экспериментальных  исследований в теоретическом обобщении их результатов. Однако в настоящее время имеется немало совершенных технических средств и методов, позволяющих в значительной степени обойти ряд трудностей, встречающихся при исследовании различных летных показателей птиц. Достаточно упомянуть радары, используемые для определения высоты полёта птиц, скоростные кинокамеры, применяемые  для определения  частот, амплитуд и скоростей взмахов крыльев, телеметрическую аппаратуру, используемую  для измерения физиологических показателей летящей птицы, и др. Благодаря этой технике надёжность и точность экспериментальных исследований в последнее время значительно повысились. Очено много даёт при изучении закономерностей полёта птиц применение методов сравнительных исследований (разумеется, в том случае, когда внимание в равной степени обращено на морфологию, физиологию и экологию сравниваемых  биологических объектов). полёт птиц многообразен это многообразие определяется  не только количеством  видов птиц, но и тем, что каждый вид может использовать сразу  несколько разных  типов полёта. при сопоставлении птиц разных видов, различающихся  теми или иными особенностями полёта, выявляется  взаимосвязь между  теми или иными особенностями полёта, выявляется взаимосвязь  между изменениями искомых параметров или конструктивных особенностей летательного аппарата. тем самым вырисовываются некоторые закономерности, доступные искусственному воспроизведению. На текущий момент, изучено более 20 эффектов живого крыла (влияние структуры перьев, уравновешивание крыла в движущемся потоке и др.). Дальнейшие исследования закрыты для любознательных глаз, поскольку, официально еще нигде не было озвучено, что удалось разработать  удовлетворительную теорию машущего полёта. Орнитоптер не фантастика, а вполне осуществимый  и весьма перспективный  летательный аппарат. Но вероятно формула  крыла орнитоптера не будет похожей на форму крыла птицы.  Некоторые ученые утверждают, что  будущий махолет тем будет полнее отвечать  требованиям человеческой практики, чем меньше он будет представлять копию  птицы.  Другие представляют  орнитоптер в виде аппарата с несколькими асинхронно работающими парами узких крыльев,  которые  несомненно, обеспечат высокую скорость полёта.  Третьим видят  будущие махолёты покрытыми мягкой синтетической оболочкой, близкой по своим антитурбулентным свойствам к коже дельфинов.  Четвертые предполагают, что в будущем  на орнитоптеры будут установлены реактивные двигатели, когда научатся делать их достаточно легкими и корпмакными... Но не станем забегать слишком далеко вперед и строить прогнозы, какими станут орнитоптеры в ХХI или в ХХII веках, что именно будет и чего не будет в них от летательного аппарата птиц. Мы Вам указали тот путь, идя по которому  ученые, несомненно разгадают тайну полёта птиц. И когда будет создана стройна физическая теория машущего полета, адекватная высокой сложности явления, инженеры, безусловно построят  высокоэкономичные , маневренные, надежные , безопасные махолёты - машины, которые будут  на единицу мощности поднимать больше грузов и пассажиров. стоить значительно меньше, чем нынешний самолёты - как винтовые, так и реактивные.

Существует версия, что идея поднимающегося вертикально верх благодаря вращающемуся винту,по самому древнему письменному упоминанию подобного предмета более 1600 лет. Он представлял собой небольшую детскую игрушку в виде палочки с винтом на конце, которую зажимали между ладонями, придавали вращение и отпускали, после чего она ненадолго взмывала вверх. Никакого практического применения этому изобретению тогда не было найдено, и о нем надолго забыли.

В 1860 году во Франции Г. Понтон д’Амекур создал летательный аппарат аэронеф, который имел два соосных винта и был снабжен паровым двигателем. Его испытания не были успешны, и машина так и не смогла совершить вертикальный подъем, как надеялся ее изобретатель. Ситуация изменилась с появлением бензиновых двигателей, которые были более мощными и весили меньше паровых. 29 сентября 1907 года состоялся первый в истории вертикальный полет. Его совершил беспилотный аппарат Gyroplane, построенный Луи и Жаком Бреге при теоретической поддержке профессора Ш. Рише. Он продлился менее минуты. При этом машина смогла оторваться от земли только на 50 см. Несмотря на успех, большинство специалистов считают, что при ответе на вопрос о том, кто изобрел вертолет, нельзя называть имена создателей Gyroplane, так как его полет не был управляемым, а сам аппарат на момент подъема был на привязи.

В 1907 году француз Поль Корню стал первым, кто изобрел вертолет, который поднял своего создателя в воздух. Машина находилась в полете всего 2 секунды и достигла высоты 50 см. При этом Корню пытался управлять аппаратом, однако нельзя сказать, что это ему удалось. В течение нескольких лет конструкторам и инженерам не удавалось разрешить проблему управления такими летательными аппаратами. Перелом произошел в 1911 году, когда Б. Н. Юрьев стал тем, кто изобрел вертолет с рулевым винтом. Механизм последнего используется в сфере строительства летательных аппаратов и по сей день. В 1922 году профессор Г. Ботезат, который после революции эмигрировал из России в США, построил по заказу американской армии первый в мире устойчиво управляемый вертолет. Однако, поднявшись в воздух на высоту 5 м, он смог находиться в полете лишь несколько минут.  В последующие годы было поставлено несколько рекордов по продолжительности и дальности полетов. Среди них можно отметить: рекорд аргентинца Рауля Патераса Пескары, преодолевшего на вертолете собственной конструкции дистанцию в 736 м; самый длительный на тот момент (1924 год) полет продолжительностью 7 мин 40 с, совершенный французом Э. Эмишеном; рекорд итальянского вертолета д’Асканио, преодолевшего расстояние свыше 1 км в 1930 году; рекорд скорости (100 км/ч), установленный в 1935 году летательный аппаратом Gyroplane.

Считается, что в ответ на этот вопрос следует называть имя ученого-авиаконструктора Игоря Ивановича Сикорского. Задолго до изобретения своего главного творения — первого в мире серийного вертолета — он создал самые передовые на тот момент 4-моторный самолет «Русский витязь». Кроме того, ему принадлежит также первенство в вопросе проектирования трансатлантических гидропланов. Еще в 1931 году Сикорский запатентовал проект летательной машины, конструкция которой принципиально мало чем отличалась от моделей вертолета, используемых сегодня. В частности, он предложил использовать 2 пропеллера: главный - на крыше и вспомогательный — на хвосте. Первый экспериментальный вертолет Сикорского — VS-300, управляемый им самим, поднялся в небо в сентябре 1939 года. Он представлял собой стальную трубу большого диаметра с открытой кабиной для пилота. Летательный аппарат имел мощность в 65 л. с. и был оснащен двигателем Lycoming, вращающим 3-лопастный главный ротор.

Дальнейшие успехи Сикорского В середине весны 1941 года авиаконструктор устроил презентацию первого в мире вертолета-амфибии на поплавковом шасси, являющегося модификацией уже знаменитого на тот момент летательного аппарата VS-300. Винтокрылая машина совершила взлет с поверхности воды и успешно приземлилась на сушу. Продолжительность его полета составила 1 час 35 минут, а скорость достигала 100 км в час. Впоследствии авиаконструктор создал вертолеты 18 типов, которые стали выпускаться серийно. Кроме того, им были сконструированы турбинные модели, амфибии с убирающимися шасси, а также так называемые летающие краны. На вертолетах, созданных Сикорским, были осуществлены трансантлантический и транстихоокеанский перелеты с дозаправкой в воздухе. Еги машины применялись для самых разнообразных целей. Свою карьеру перед уходом на пенсию Сикорский завершил созданием вертолета S-58, по праву считающимся лучшим вертолетом 1-го поколения.