Уникальное исследование птичьего полета раскрыло неожиданную роль хвоста — Naked Science
6 минут
Сергей Васильев

Уникальное исследование птичьего полета раскрыло неожиданную роль хвоста

6.2

Ученые отследили аэродинамику полета птиц с помощью тысяч пузырьков с гелием и обнаружили, что хвост помогает им создавать дополнительную подъемную силу и снижать сопротивление.

©Usherwood et al., 2020

Хвост легкого самолета создает отрицательную подъемную силу, позволяя стабилизировать его полет. Поэтому обычно считается, что и у птиц он должен играть сходную роль. Однако совершенно другую картину показали новые необычные эксперименты, поставленные учеными из Лондонского университета совместно с инженерами компании LaVision. Их статья опубликована в Journal of Experimental Biology.

Профессор Королевского ветеринарного колледжа (RVC) Джим Ашервуд (Jim Usherwood) и его коллеги снимали полет филинов и сов в лаборатории. Специально созданная установка наполняла воздух десятками тысяч крошечных мыльных пузырьков, которые парили благодаря наполнявшему их легкому гелию.

Освещение позволило их визуализировать и снять на камеру, а затем распознать каждое движение, рассмотрев аэродинамику птичьего полета в беспрецедентных деталях. В общей сложности система способна отслеживать до 20 тысяч пузырьков диаметром около 0,3 миллиметра.

Воздушные потоки визуализировали с помощью тысяч мыльных пузырьков, заполненных гелием / ©Usherwood et al., 2020, RVC

Прежде всего, как и ожидалось, видны были завихрения, срывавшиеся с кончиков крыльев, — они прекрасно известны и по самолетам. Однако с концов хвоста сходили точно такие же завихрения, создававшие направленную вверх подъемную силу. В самолетах этого стараются избегать, а в конструкции легких летательных аппаратов и вовсе предусматривают противоположную функцию хвоста. Создавая поднимающееся завихрение и отрицательную подъемную силу, он служит дополнительной пассивной стабилизации полета.

©Jim Usherwood, RVC

Авторы отмечают, что для летательного аппарата размерами с птицу приходится учитывать вязкое сопротивление воздушной среды. Оно становится минимальным, если подъемная сила распределена максимально равномерно по поверхности аппарата (птицы). Это и обеспечивает участие хвоста в создании силы. А снижение стабильности полета легко компенсируется отличными способностями птицы управлять им и моментально вносить нужные коррективы.

Реконструкция завихрений за концами крыльев и хвоста; цвет соответствует направлению вращения воздуха / ©Usherwood et al., 2020

«Действуя в разных горизонтальных плоскостях, крылья и хвост работают на манер биплана, снижая сопротивление и увеличивая подъемную силу; выстраиваясь в одной плоскости, подъемная сила хвоста позволяет компенсировать ее потерю на фюзеляже», — пишут ученые. Они уверены, что стоит задуматься о конструировании беспилотников, использующих такой подход.

«Современная инженерия во многом решила проблемы моментального отслеживания, обработки и управления полетом», — говорит Джим Ашервуд. По мнению ученого, это позволяет задуматься о проектировании беспилотников с фиксированным крылом по новым принципам, заимствованным у птиц: с использованием хвоста для создания дополнительной подъемной силы и снижения сопротивления.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
11 часов назад
5 минут
Илья Ведмеденко

Разработчики из Центрального конструкторского бюро «Рубин» провели презентацию концепта ныряющего патрульного корабля «Страж». Предполагается, что он заинтересует иностранных заказчиков.

Сегодня, 09:51
2 минуты
Редакция

12 апреля каждого года — тем более на 60-летний юбилей полета Юрия Гагарина — везде принято что-то писать об этом без преувеличении историческом событии. Но мы думаем, что написали (и напишут) про него достаточно и без нас. Поэтому предлагаем не совсем привычный для нас формат кинохроники.

6 часов назад
5 минут
Мария Кривоченко

Ученые подтвердили, что солярии способствуют появлению меланомы. Самому высокому риску оказались подвержены те, кто выбирает такой способ загара в молодости.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Вчера, 06:49
7 минут
Александр Речкин

12 апреля исполняется 60 лет со дня первого полета человека в космос. В 1961 году советский космонавт Юрий Гагарин на космическом корабле стартовал с космодрома Байконур и впервые в мире совершил орбитальный облет Земли. Полет в околоземном космическом пространстве продлился один час и 48 минут, после чего Гагарин успешно приземлился.

9 апреля
51 минута
Александр Березин

9 апреля 1940 года Германия внезапно напала на Данию и Норвегию — выполнив тем самым планы британского командования, пытавшегося спровоцировать Берлин на такое нападение. Но дальше все пошло не по плану: Германия победила, союзники проиграли. Тем не менее в этой битве выиграли не только немцы. Парадоксальным образом она помешала и англо-французским планам нападения на СССР в 1940 году, что радикально изменило ход и исход всей мировой войны. Попробуем разобраться в деталях.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: