Гнучкі крила кажанів надихнули інженерів на створення більш ефективних літальних апаратів

Інженери розробили кажаноподібні крила, що підвищують ефективність зависання та польоту.

У 1934 році французький ентомолог Антуан Манян стверджував, що джмелі "не повинні вміти літати", адже їхні маленькі крила теоретично не можуть створювати достатньо підйомної сили.

Джерело: techxplore.com

Деталі:

Лише завдяки сучасним високошвидкісним камерам вдалося з’ясувати, що дозволяє комахам триматися в повітрі: передньокромковий вихор. Це явище виникає, коли повітряний потік навколо переднього краю крила закручується у вихор, створюючи зону низького тиску, яка підсилює підйомну силу.

Кажани, натомість, мають гнучкі мембранні крила, що дозволяють їм літати не менш ефективно, ніж комахи, а подекуди навіть енергоощадніше. Дослідження показали, що деякі види кажанів витрачають на 40% менше енергії на політ, ніж метелики аналогічного розміру.

Дослідники з Лабораторії діагностики нестійких потоків в Інженерній школі EPFL вирішили вивчити аеродинамічний потенціал гнучких крил за допомогою експериментальної платформи з високо-деформованою мембраною, виготовленою з силіконового полімеру. Вони виявили, що замість утворення вихору повітряні потоки плавно огинають вигнуті крила, генеруючи більше підйомної сили та роблячи їх ефективнішими за жорсткі крила аналогічного розміру.

"Головний висновок нашого дослідження полягає в тому, що збільшення підйомної сили відбувається не через передньокромковий вихор, а тому, що повітряний потік природно слідує за плавною кривизною мембранного крила", – пояснює колишній студент EPFL Александр Ґерк, нині дослідник у Браунівському університеті. "Проте важливо, щоб крило мало правильний ступінь гнучкості – якщо воно буде надто гнучким, його ефективність знижується".

Ґерк є першим автором статті, опублікованої в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.

Біонічні крила: майбутнє дронів та відновлюваної енергетики

Дослідники закріпили гнучку мембрану на жорсткій рамці з краями, що можуть обертатися навколо своїх осей. Щоб візуалізувати потік повітря навколо крила, вони помістили пристрій у воду з доданими полістироловими частинками.

Ґерк пояснює, що чим менший дрон, тим більше його рухи залежать від аеродинамічних збурень і нестабільних потоків. Стандартні квадрокоптери перестають працювати на дуже малих масштабах, тому одним із рішень може стати використання аналогічних до природних механізмів махаючих крил. Це дозволить створювати мініатюрні літальні пристрої, здатні ефективно зависати та перевозити корисне навантаження.

Отримані результати також можуть бути застосовані для покращення існуючих енергетичних технологій, таких як вітряні турбіни, або для розробки нових систем, наприклад, пристроїв для збору енергії припливів, що пасивно використовують потоки океану.

Довідково:

Подальші досягнення у сфері сенсорів та технологій управління, а також потенційне поєднання з штучним інтелектом, можуть дозволити точно контролювати деформацію мембранних крил, адаптуючи їх до різних погодних умов і типів польотів.

• #кажани
• #дрони
• #бпла