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.
9 часов назад
31 минута
Редакция

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

55 минут назад
5 минут
Денис Гордеев

Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.

6 часов назад
7 минут
Ольга Иванова

Антрополог из Цюрихского университета Ицхак Бен Мокко провел исследование, посвященное человеческим репродуктивным привычкам. В частности, он попытался ответить на вопрос, почему люди предпочитают заниматься сексом наедине, в то время как почти все остальные животные делают это в присутствии сородичей.

3 августа
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

9 часов назад
31 минута
Редакция

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

2 августа
2 минуты
Илья Ведмеденко

Сегодня, в 20:00 (мск), должен состояться 150-метровый «прыжок» демонстратора технологий космического корабля Starship. Трансляцию вы сможете посмотреть на нашем сайте.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

12 июля
28 минут
Илья Ведмеденко

Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: