De ce studiază inginerii zborul păsărilor?

Oamenii au continuat să fie fascinați de zborul păsărilor de-a lungul secolelor, însă modul exact prin care păsările pot fi atât de agile în aer rămâne un mister.

Un nou studiu, publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences , folosește modelarea și aerodinamica pentru a descrie modul în care pescărușii își pot schimba forma aripilor pentru a-și controla răspunsul la rafale de vânt sau alte perturbări. Descoperirile s-ar putea aplica într-o zi vehiculelor aeriene fără echipaj sau altor mașini zburătoare.

• Neutrinii ar putea fi cheia pentru studierea nucleului Soarelui
• Oamenii de știință au găsit 128 de sateliți noi în jurul lui Saturn

„Păsările efectuează cu ușurință manevre provocatoare și sunt adaptabile, deci ce anume despre zborul lor este cel mai util de implementat în aeronavele viitoare?” a întrebat Christina Harvey, profesor asistent la Departamentul de Inginerie Mecanică și Aerospațială de la Universitatea din California, Davis, SUA și autor principal al lucrării.

Cercetătorii au studiat proprietățile inerțiale ale păsărilor

Harvey a început să studieze pescărușii în timpul studiilor de masterat în zoologie la Universitatea din Columbia Britanică, după ce și-a obținut diploma de licență în inginerie mecanică. Harvey și-a continuat munca despre pescăruși în calitate de doctorand la Universitatea din Michigan. Acum, aceasta s-a alăturat facultății de la UC Davis după ce și-a terminat doctoratul în inginerie aerospațială.

În martie a acestui an, Harvey și colegii de la Universitatea din Michigan au publicat o lucrare în Nature care analizează dinamica zborului a 22 de specii de păsări. În timp ce studiile anterioare au avut tendința de a se concentra pe aerodinamică – modul în care aerul se mișcă în jurul unei păsări – Harvey a dezvoltat ecuații pentru a descrie proprietățile inerțiale ale păsărilor, cum ar fi centrul de greutate și punctul neutru, acolo unde forțele aerodinamice pot fi modelate în mod constant ca forțe punctuale.

Avioanele sunt de obicei proiectate pentru a fi stabile sau instabile. O aeronavă stabilă va tinde să revină la zborul stabil atunci când este perturbată (spre exemplu, atunci când este împinsă în sus de o rafală de vânt). Acest lucru este de dorit, de exemplu, într-un avion de linie, dar nu și pentru un avion de luptă. Avioanele foarte manevrabile sunt proiectate pentru a fi instabile.

„Dacă ai construi o aeronavă exact ca un pescăruș, ar fi un om capabil să o piloteze?”

În lucrarea lor, Harvey și colegii săi au arătat că aproape toate speciile de păsări studiate sunt capabile atât de zbor stabil, cât și instabil, și folosesc mișcările aripilor pentru a comuta între aceste moduri.

Pescărușii pot ajusta modul în care răspund la perturbațiile din acea axă ajustându-și articulațiile încheieturii și ale cotului și transformând forma aripilor, au descoperit oamenii de știință. Echipa a reușit să prezică calitățile de zbor ale pescărușilor și cât de repede își pot reveni după o perturbare precum o rafală.

„Analiza calităților de zbor duce la întrebarea: dacă ai construi o aeronavă exact ca un pescăruș, ar fi un om capabil să o piloteze?” a spus Harvey, citată de EurekAlert.

Pe măsură ce vehiculele aeriene fără echipaj, sau dronele, devin tot mai utilizate, acestea trebuie să poată naviga în medii urbane complexe, ceea ce păsările fac foarte bine. O înțelegere mai profundă a zborului păsărilor ar putea ajuta la îmbunătățirea designului dronelor pentru diverse utilizări.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Aplicația care identifică păsările după cântecul lor deschide noi căi pentru știința participativă

Viețile secrete ale cintezelor din Insulele Galapagos. Care sunt misterele păsărilor lui Darwin?

Un pilot a adormit și a uitat să mai aterizeze avionul

Avionul cu cea mai mare anvergură a aripilor s-a înălțat cu succes deasupra deșertului Mojave