Стрекоза является воздушным акробатом. Это в состоянии полететь быстро и замедлиться, назад и вперед, и даже остаться наверх при совокуплении. Откуда делает энергию для всех этих трюков, прибывших?
В новом докладе в сегодняшнем выпуске Журнала Интерфейса Королевского общества предполагается, что ответ имеет отношение к четырем независимо движущимся крыльям насекомого.Самые летающие насекомые используют только единственную пару крыльев. Некоторые, как бабочки и пчелы, используют две пары, но синхронизируют их движение так, чтобы результат был сродни наличию всего двух крыльев. Стрекозы и равнокрылые стрекозы выделяются: Необычная мускулатура позволяет им двигать каждым из четырех крыльев независимо.
Компьютерное моделирование показало, что такое несовпадающее по фазе колебание прибывает в стоимость, однако, уменьшая сумму лифта, который насекомое в состоянии генерировать.Чтобы видеть, держат ли эти компьютерные модели в материальном мире, Джеймс Ашервуд, биолог в Королевском Ветеринарном Колледже в Лондоне, и Фриц-Олафе Леманне, биологе в университете Ульма в Германии, построил автоматизированную версию стрекозы. Они погрузили робот в нефтяное масло, отобранное с пузырьками воздуха, чтобы позволить им визуализировать движение жидкости вокруг колеблющихся крыльев. Датчики в основе крыльев робота делали запись лифта и силы сопротивления, позволившей бригаде вычислять свою аэродинамическую эффективность.
Колебание четырьмя крыльями фактически достигло лифта с большей эффективностью, чем колебание всего двумя крыльями. Когда задние крылья робота махали одной четвертью удара крыла перед передними крыльями, отчетами бригады, задние крылья смогли отловить порыв воздуха, посланного передними крыльями и произвести лифт с 22% меньшим количеством энергии, чем двукрылые насекомые требуют.
Колебание в фазе обладает преимуществами, также: Когда реальные стрекозы синхронизируют свои удары крыла, они в состоянии стартовать и ускориться лучше, чем если бы они использовали только два крыла или четыре крыла из синхронизации, говорят авторы. Инженеры могут быть в состоянии применить эти результаты к строительству следующего поколения колебания микро воздушными транспортными средствами, говорит Леманн.
Джейн Ван, математик в Корнелльском университете, говорит, что данные соглашаются с ее собственными компьютерными моделями толпящихся стрекоз и что новое исследование объясняет, почему несовпадающее по фазе колебание так эффективно. Ричард Бомфри, биолог в Оксфордском университете в Великобритании, предостерегает, что ученые должны утвердить результаты у живущих насекомых.
Однако, он соглашается, что исследование могло в конечном счете помочь инженерам. Главная трудность, стоящая перед проектировщиками микро воздушных транспортных средств, состоит в том, что время работы от батареи ограничивает, сколько времени устройства остаются наверх, он говорит, таким образом, «любые наконечники или уловки, улучшающие аэродинамическую эффективность, будут тепло приветствоваться».