Исследователи проанализировали эволюцию конфигурации крыльев и хвоста свободно планирующего ястреба Харриса.
Исследование, проведенное в Соединенных Штатах, проанализировало траектории полета птиц, и это может помочь в разработке новых конструкций летательных аппаратов, таких как реактивные самолеты или дроны.
Исследователи из Оксфордского университета и Калифорнийского университета в Дэвисе использовали сочетание технологии захвата движений и моделирования в аэродинамической трубе, чтобы изучить, как ястреб Харриса меняет форму крыльев и хвоста, пролетая через узкий проход.
Команда создала напечатанную на 3D-принтере модель крыла ястреба для испытаний в аэродинамической трубе Калифорнийского университета в Дейвисе. Модель, созданная на основе технологии захвата движений, разработанной в Оксфордском университете, демонстрирует, как ястреб Харриса изменяет аэродинамическую устойчивость при пролете через щель. Команда утверждает, что подобные исследования могут дать представление об аэродинамике, которое можно было бы применить к беспилотным летательным аппаратам.
Исследователи обнаружили, что когда ястреб поджимает крылья, он переходит из неустойчивого состояния в устойчивое. В аэродинамике неустойчивое состояние делает летающий объект очень маневренным, например, реактивный истребитель, а устойчивое состояние означает, что он может поддерживать постоянный курс.
Изображение, полученное с помощью системы захвата движений
Исследователи использовали систему захвата движения в летном зале Оксфордского университета, чтобы снять на видео, как ястреб Харриса планирует с одной насеста на другую. Согласно пресс-релизу, они установили пару мягких шестов на пути полета, чтобы создать узкий зазор, побуждая птицу поджимать крылья во время полета.
После анализа видеозаписи они создали модели крыла и хвоста ястреба в разных точках маневра и протестировали их в аэродинамической трубе инженерного факультета Калифорнийского университета в Дэвисе. Согласно пресс-релизу, модели были изготовлены с помощью 3D-печати из смолы при поддержке Студенческого конструкторского центра инженерного факультета Калифорнийского университета в Дэвисе.
Последовательность изменений конфигурации крыла и хвостового оперения.
В исследовании, опубликованном в журнале Journal of the Royal Society Interface, анализировалось изменение конфигурации крыльев и хвоста свободно планирующего ястреба Харриса (Parabuteo unicinctus) во время маневра поджимания крыльев.
«Эксперименты в аэродинамической трубе с моделями, напечатанными на 3D-принтере, показали, что конфигурации с утопленным крылом были статически устойчивы, в то время как конфигурации с расправленным крылом демонстрировали нелинейную зависимость между моментом тангажа и подъемной силой», — заявили исследователи в своем исследовании.
«Эта нелинейность позволяет конфигурациям быть либо стабильными, либо нестабильными в зависимости от состояния подъемной силы, что открывает ранее недостаточно изученный источник гибкости в отношении летных характеристик».
Птицы управляют своим полетом иначе, чем традиционные летательные аппараты.
Команда исследователей выяснила, что ястребы Харриса охотятся сообща, часто выслеживая добычу и облетая деревья и кактусы. Как и большинство птиц, они могут быстро переключаться с планирующего полета на складывание крыльев, чтобы избежать препятствий.
Результаты исследования показывают, что птицы управляют своим полетом иначе, чем традиционные летательные аппараты, поскольку созданные человеком летательные аппараты обычно не переключаются между стабильными и нестабильными состояниями таким образом.
«Мы обнаружили, что ястреб переходил из неустойчивого, раскинутого положения в устойчивое, прижатое к земле положение по мере прохождения разрыва, смещая эффективный статический запас от -25% до 19% от опорной хорды», — заявили исследователи в своем исследовании.
Согласно исследованию, этот результат будет способствовать развитию новых биоинспирированных конструкций беспилотных летательных аппаратов с неподвижным крылом, способных к быстрой трансформации.
Sourse: interestingengineering.com
