Jungtinėse Valstijose atliktas paukščių skrydžio tyrimas gali padėti kurti naujos kartos skraidančius aparatus, pavyzdžiui, reaktyvinius lėktuvus ar dronus.
„University of Oxford“ ir „University of California, Davis“ tyrėjų komanda pasitelkė judesio fiksavimo technologiją bei vėjo tunelio bandymus, kad išsiaiškintų, kaip Hariso vanagas, skrisdamas pro siaurą tarpą, keičia sparnų ir uodegos formą.
UC Davis vėjo tunelyje buvo įrengtas 3D spausdintas vanago sparno modelis. Remiantis „University of Oxford“ judesio fiksavimo įrašais, vėjo tunelyje naudotas modelis atskleidė, kaip Hariso vanagas, pralėkdamas pro angą, keičia aerodinaminį stabilumą. Tyrėjų teigimu, tokie bandymai gali suteikti naujų aerodinamikos įžvalgų, kurias būtų galima pritaikyti nepilotuojamiems orlaiviams.
Nustatyta, kad vanagui pritraukus sparnus, skrydis iš nestabilios būsenos pereina į stabilią. Aerodinamikoje nestabili būsena suteikia skraidančiam objektui didesnį manevringumą (kaip naikintuvams), o stabili būsena padeda išlaikyti pastovią, tiesią skrydžio trajektoriją.
Judesio fiksavimo vaizdai
Tyrėjai „Oxford“ skrydžių salėje naudojo judesio fiksavimo technologiją ir filmavo Hariso vanagą, sklendžiantį nuo vienos laktos iki kitos. Skrydžio trajektorijoje jie pastatė du minkštus stulpelius ir taip suformavo siaurą tarpą, kuris skatino paukštį, pralekiant pro jį, pritraukti sparnus.
Išanalizavę vaizdo medžiagą, mokslininkai sudarė skirtingus manevro fazes atitinkančius vanago sparnų ir uodegos modelius ir išbandė juos UC Davis Inžinerijos koledžo vėjo tunelio laboratorijoje. Modeliai buvo pagaminti iš 3D spausdintų dervos detalių.
Sparnų ir uodegos konfigūracijų kaita
Moksliniame žurnale „Journal of the Royal Society Interface“ publikuotame tyrime nagrinėta laisvai sklendžiančio Hariso vanago (Parabuteo unicinctus) sparnų ir uodegos konfigūracijų kaita sparnų pritraukimo manevro metu.
Tyrimo autoriai rašo, kad vėjo tunelyje atlikti bandymai su 3D spausdintais modeliais parodė: pritraukti sparnai yra statiškai stabilūs, o išskleisti sparnai pasižymi netiesine priklausomybe tarp tangentinio momento ir keliamojoje jėgos.
Pasak jų, ši netiesinė priklausomybė leidžia tai pačiai sparnų konfigūracijai būti tiek stabiliai, tiek nestabiliai — priklausomai nuo keliamojoje jėgos būsenos — ir suteikia iki šiol mažai nagrinėtą skrydžio našumo lankstumo šaltinį.
Paukščiai skrydį valdo kitaip nei tradiciniai orlaiviai
Tyrėjai aiškina, kad Hariso vanagai medžioja būriais: išbaido grobį ir skraido aplink medžius bei kaktusus. Kaip ir dauguma paukščių, jie gali labai greitai pereiti iš sklendimo režimo į skrydį pritrauktais sparnais, taip išvengdami kliūčių.
Rezultatai rodo, kad paukščiai skrydį valdo kitaip nei žmogaus sukurti orlaiviai. Tradiciniai lėktuvai paprastai neperjungia būsenų iš stabilios į nestabilią ir atgal tokiu pačiu itin dinamišku būdu.
Mokslininkai nurodo, kad vanagui skrendant pro tarpą, konfigūracija iš nestabilios (kai sparnai išskleisti) pasikeitė į stabilią (kai sparnai pritraukti). Dėl to efektyvi statinė atsarga pakito nuo −25 % iki 19 % įprastinio profilio stygos ilgio atžvilgiu.
Tyrimo autoriai teigia, kad šie rezultatai gali prisidėti kuriant naujus, biologiniais pavyzdžiais paremtus fiksuoto sparno nepilotuojamus orlaivius. Tokie aparatai galėtų itin greitai keisti skrydžio būsenas — iš stabilios į labai manevringą ir atvirkščiai — panašiai, kaip tai daro plėšrieji paukščiai gamtoje.
