25.02.2020
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.
19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

19 октября
Мария Осетрова

Ученые из MIT выяснили, что наш мозг не оптимизирован для того, чтобы искать самый короткий маршрут. Вместо этого он выбирает путь, который точнее всего указывает на конечное направление.

Позавчера, 11:03
Александр Березин

Новая работа в авторитетном научном журнале показала, что за восемь месяцев титр антител от мРНК-вакцин падает в десятки раз, а от векторной — на том же аденовирусе, что «Спутник-лайт» — почти не уменьшается вовсе. На сегодня ясно, что снижение уровня антител — главная причина падения защиты от Pfizer с 90% до 47% за полгода. Значит ли это, что страны, поставившие на аденовирусно-векторные вакцины, сделали лучший выбор? И за счет чего они могли опередить такую вроде бы революционную вакцинную платформу, как мРНК? Наконец: действительно ли «Спутник» может повысить риск заражения ВИЧ, как это утверждают медицинские власти ЮАР?

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

19 октября
Илья Ведмеденко

В КНР испытали монолитный твердотопливный ракетный двигатель, имеющий самую большую тягу в мире. Разработка изделия важна для создания ракет тяжелого класса.

15 октября
Илья Ведмеденко

Компания General Dynamics Land Systems представила макет наземного робота TRX, который выступит носителем беспилотников-камикадзе. Помимо них, он получил квадрокоптер.

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

27 сентября
Мария Азарова

Новое исследование генетиков из Германии и Италии, похоже, помогло найти ответ на вопрос, который занимал ученых свыше двух тысяч лет: откуда взялись этруски?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: