Оби-попугайчик, облаченный в крошечные очки, храбрит дымку и лазеры, чтобы помочь исследователям узнать, что происходит, когда птица машет крыльями.
Исследователи давно знают, как самолеты летают и используют аэродинамические трубы для постоянного тестирования и обновления новых конструкций. Но это не работает для изучения взмахов крыльев птиц, и большинство предположений о том, как это работает, являются теоретическими. Но исследователи из Стэнфордского университета недавно нашли способ проверить эти теории, сообщает Liat Clark для Wired . Исследование было опубликовано в журнале Bioinspiration & Biomimetics.
Ведущий автор Эрик Гутьеррес научил Оби летать сквозь облако аэрозольных частиц микронного размера, освещенных слоем лазеров. Это позволило исследователям визуализировать воздушные потоки, созданные крыльями Оби.
«Когда птица машет крыльями, она перемещает эти частицы», - говорит Чин Кларку. «В этой плоскости мы можем визуализировать, как движутся крошечные частицы, а затем вычислить поле скоростей. Основываясь на этих скоростных полях, мы должны теоретически рассчитать подъемную силу, создаваемую птицей в полете ».
Но было одно осложнение. Пролетать сквозь лазеры непросто для глаз, поэтому Гутьеррес и инженер-механик Дэвид Лентинк разработали для Оби пару специальных очков. Они вырезали защитный пластик из пары человеческих защитных очков и вставили его в 3D-печатные гнезда, закрепленные ветеринарной лентой. У очков также были отражающие маркеры на сторонах, чтобы помочь вычислить скорость попугая, согласно пресс-релизу.
Предыдущие модели предполагали, что птицы и летающие животные работали по принципам, подобным, хотя и не совсем похожим на крылья самолета. В самолете воздух проходит над крылом и под ним, создавая подъемную силу и создавая при этом вращающуюся массу воздуха, называемую вихрями, которые распадаются на сотни метров позади него. Исследователи полагали, что вихри, произведенные птицами, вели себя подобным образом. Полет Оби показал, что это не так.
Вместо этого, по словам Кларка, вихри, создаваемые птицей, распадаются за два-три удара крыла, гораздо ближе к птице и гораздо сильнее. Они сравнили свои измерения с тремя преобладающими моделями того, сколько лифтовых птиц производит с каждым ударом крыла. Они обнаружили, что ни одна из моделей точно не предсказала подъем, создаваемый птицей.
«Если вы посмотрите на классическую картину полета животных, мы всегда думаем, что эти животные создают красивые гладкие вихри, но на самом деле они оказываются гораздо более сложными», - говорит Лентик в видео, объясняющем исследование. «Это отправная точка для нас, чтобы теперь действительно выяснить, как эти животные летают».
Это также важно для продвижения летающих беспилотников и роботов, которые будут двигаться гораздо больше, как птицы, чем самолеты с фиксированным крылом. «Многие люди смотрят на результаты в литературе по полету животных, чтобы понять, как лучше конструировать роботизированные крылья», - говорит Лентинк в пресс-релизе. «Теперь мы показали, что уравнения, которые использовали люди, не так надежны, как надеялось сообщество. Нам нужны новые исследования, новые методы, чтобы действительно более надежно информировать этот процесс проектирования ».
