Птичье крыло оказалось амортизатором при полете в сложных условиях

Птицам то и дело приходится летать в условиях сильного и порывистого ветра — сложных и даже опасных для любого искусственно созданного аппарата. «Мы знаем, что птицы справляются на удивление хорошо с тем, что представляет серьезный вызов для летательного аппарата аналогичных размеров, — говорит Шейн Виндзор (Shane Windsor) из Бристольского университета. — Но до сих пор мы не понимали стоящих за этим механизмов».

Виндзор и его коллеги провели высокотехнологичные наблюдения за живущей в неволе сипухой Лили (Lily), для которой в лаборатории с помощью мощных вентиляторов воссоздали сложные условия полета. Ученые следили за ней с помощью нескольких высокоскоростных видеокамер для воссоздания 3D-модели птицы, использовали компьютерную томографию и методы вычислительной гидродинамики, рассматривая мельчайшие изменения в форме и положении крыльев в зависимости от потоков воздуха.

По словам ученых, сразу обратило на себя внимание то, как стабильно Лили удерживала положение своего тела и головы, независимо от колебаний крыльев. Они служат ей своего рода «подвеской» как за счет собственной массы (у сипухи на них приходится около 10 процентов веса, вдвое больше чем у нас), так и благодаря быстрым изменениям формы, посредством которых крылья демпфируют быстрые колебания. Об этом биологи пишут в статье, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B.

Авторы работы отмечают, что такие адаптации крыльев определяются их механикой, происходят почти без усилий и не требуют активного участия со стороны самой птицы. Большая часть сил, возникающих при полете сквозь неравномерный поток воздуха, приходится на определенные участки крыла, которые ученые сравнивают с «игровым пятном» теннисной ракетки или бейсбольной биты — участком, обеспечивающим максимальную силу и точность удара.

В этом пятне лишние дополнительные колебания снаряда взаимно компенсируются. Такой же эффект, как выяснилось, задействует птичье крыло, а в будущем, возможно, его станут применять и небольшие беспилотники, которые смогут летать в самых сложных условиях.