В следующий раз Вы находитесь на самолете, проверяете крылья. Каждый болт и заклепка являются потоком с поверхностью, создавая чрезвычайно гладкую форму. Крылья саранчи пустыни не почти как гладкие: они покрыты горными хребтами и венами, и они крутят и искажают, как они колеблются.
Но эти особенности делают насекомое эффективной листовкой, хотя на более низких скоростях, согласно новому исследованию.Биологи и инженеры давно знали о том насекомом, крылья более сложны, чем просто плоские, твердые колеблющиеся пластины. Но большинство моделей полета насекомого рассматривало их этот путь, потому что ученые должны были упростить свои вычисления и испытали недостаток в подробной картине того, как крылья фактически работают.Для производства лучшей модели biomechanicist Эдриан Томас из Оксфордского университета в Соединенном Королевстве и коллег придумал новый способ отловить изменения формы крыла во время полета.
Бригада настроила четыре высокоскоростных видеокамеры вокруг саранчи пустыни (Schistocerca gregaria) и делала запись его колебания. Каждая камера следовала больше чем за 100 точками, отмеченными на крыльях жука во время каждого удара.
Исследователи тогда использовали данные по как те точки, перемещенные для создания трехмерной компьютерной модели саранчи. Моделирования с виртуальным насекомым близко соответствовали экспериментальным данным на реальном потоке воздуха крыла саранчи и силах.С утвержденной моделью члены команды Томаса начали стирать детали крыла.
В одном моделировании они сгладили горные хребты и изгиб виртуальных крыльев – кривая с передней части крыла к спине. За секунду они удалили способность крыла крутить, поскольку она колеблется, эффективно делая его плоским и твердым. Эти две модели были менее – эффективные листовки, чем реальная саранча: кривые, крутящие крылья реальных жуков были приблизительно на 10% более эффективными в производстве лифта, чем camberless крылья, и они были на 50% более эффективными, чем плоская, твердая модель.В моделях крыльев нескручивания поток воздуха отделяется от крыльев в вихри, создающие сопротивление.
Саранча избегает этих вихрей путем хранения угла между крылом и потоком воздуха постоянным. Сохранение энергии путем уменьшения сопротивления крайне важно для саранчи пустыни, которая иногда должна управлять 300 километрами за один раз – порядки величины дальше, чем маленькие, вертолеты с батарейным питанием могут, Томас сказать. Инженеры, пытающиеся проектировать крошечные самолеты, «пускают слюни» в выносливости насекомого, говорит он.
Предыдущее исследование сосредоточилось больше на крыльях насекомого сил, производят, говорит биолог Дуглас Альтшулер из Калифорнийского университета, Риверсайд. «Рассмотрение, как форма крыла влияет на издержки электроэнергии полета, действительно ценно и хороший способ сосредоточить будущее исследование».