Можно ли использовать крылья летучих мышей в летательном аппарате?
Исследователи из Политехнического института и Государственного университета Виржинии (США) занимаются разработкой «микроскопических летательных аппаратов», которые используют взмахи крыльями для полета. Вдохновение исследователи черпают из природы – за основу были взяты движения крыльев плодояднойлетучей мыши. Существует более 1 000 видов летучих мышей, крылья которых состоят из тонкой эластичной мембраны, но исследователи неизменно сталкиваются с трудностями при моделировании их полета: чрезвычайно сложно осуществить сбор данных при наблюдении за живыми животными, а затем передать эти данные компьютерным аналитическим моделям.
Согласно пресс-релизу, исследование, опубликованное в журнале Physics of Fluids, основывалось на измерении движения крыльев мыши в полете для создания компьютерной модели, отражающей «отношение между движением крыла и потоком воздуха вокруг него».
«Форма и размеры крыльев летучих мышей различны и зависят от функции, которую крылья стали выполнять в ходе эволюции. Обычно летучие мыши довольно подвижны и могут изменять траекторию полета очень быстро, что позволяет им настигать жертву в процессе полета. Нам очень хотелось узнать, как они это делают», - объясняет Данеш Тафти (Danesh Tafti), профессор департамента инженерной механики и директор Инженерной лаборатории Университета Виржинии, занимающейся изучением теплообмена в текучей среде.
Площадь раскрытого крыла летучей мыши составляет примерно 17 на 9 см, ее средний вес – 30 грамм. Несмотря на малый размер, летучие мыши способны контролировать движения крыльев и точно рассчитывать время для того, чтобы максимально использовать силу, генерируемую ветром. «Во время взмахов форма и размер крыльев изменяется», - отмечает Тафти.
В то время как крылья больших самолетов обладают неизменным размером, поверхность крыльев летучих мышей увеличивается на 30 процентов при движении крыла вниз для того, чтобы набрать силу, и уменьшается на 30 процентов при взмахе вверх с целью снизить сопротивление воздуха. Это позволяет крылу генерировать коэффициент силы, который «в 2-3 раза превышает схожий показатель статических крыльев больших самолетов», - говорит Камаль Визванат (Kamal Viswanath), соавтор исследования.
После того, как ученые объяснили, почему полет летучих мышей настолько эффективен, следующая цель будет состоять в воплощении результатов исследований в технологии. «В рамках следующего этапа мы постараемся разбить кажущееся сложным движение крыла летучей мыши на более простые движения, что необходимо для создания робота - летучей мыши», - добавляет Визванат.
Исследователи будут ориентироваться на свою базовую компьютерную модель, однако в будущем они надеются проанализировать множество нюансов естественных движений, которые совершаются летучими мышами в полете.
«Нам хотелось бы изучить и другие движения крыльев мыши, которые она совершает при горизонтальном полете или при уходе от столкновения, для того чтобы ответить на следующие вопросы: каковы различия в движении крыла, и как они соответствуют потокам воздуха и силе, которую генерирует летучая мышь? Как нам использовать эти знания для того, чтобы контролировать полет автономного летательного аппарата?», - добавляет Тафти.
По материалам Nature World News.
Иван Штепа nauka21vek.ru