Корабль, скользящий по воде, постоянно трётся о неё, как ладонь о шершавую поверхность. Это трение съедает топливо и замедляет ход. Один из способов уменьшить его — пустить под днище воздух: вода перестаёт прилипать к корпусу, и сопротивление падает. Но воздух ведёт себя капризно: иногда помогает, а иногда мешает.
В новой работе исследователи гоняли модель судна в бассейне и одновременно измеряли силу трения и снимали, что происходит под днищем. Они меняли скорость потока и подачу воздуха. При малой скорости крупные пузыри собирались в один слой и, наоборот, увеличивали сопротивление — как если бы под ладонью оказались не капли, а липкая плёнка. Но стоило разогнать воду, пузыри дробились, расходились по глубине, и трение начинало падать.
При ещё большей подаче воздуха возникала сплошная воздушная дорожка под днищем. При низкой скорости она была толстой и гладкой, и сопротивление падало заметно. При высокой скорости разница была меньше, но всё равно выгодной. Учёные нашли простое правило, которое предсказывает, сколько воздуха нужно подать, чтобы получить сплошную плёнку: нужно учесть скорость выхода воздуха, скорость воды у самой плёнки и глубину. Если глубина большая, воздушная дорожка замыкается в каверну — воздушный пузырь-полость, который держится под днищем и не уходит назад.
Такие исследования помогают строить корабли, которые тратят меньше топлива и меньше шумят. Воздух, который мы привыкли считать пустотой, оказывается отличной смазкой — нужно только научиться им управлять.
При снижении сопротивления на 60% отдельные пузырьки сливаются в сплошную воздушную плёнку — как будто под кораблём расстилают ковёр-самолёт.
В романе Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой» «Наутилус» скользит почти без трения — возможно, капитан Немо знал секрет воздушной смазки.