Более 1000 видов летучих мышей имеют крылья из перепонок рук, а это означает, что их пальцы, по сути, «перепончатые» и соединены гибкой мембраной. Но понять, как летучие мыши используют свои крылья для управления воздухом вокруг себя, чрезвычайно сложно — в первую очередь потому, что как экспериментальные измерения на живых существах, так и связанный с ними компьютерный анализ довольно сложны.В исследовании крыльев летучих мышей в Технологическом институте Вирджинии исследователи использовали экспериментальные измерения движений крыльев летучих мышей в реальном полете, а затем использовали программное обеспечение для анализа, чтобы увидеть прямую взаимосвязь между движением крыльев и воздушным потоком вокруг крыла летучей мыши. Они сообщают о своих выводах в журнале Physics of Fluids.
«Летучие мыши имеют разные формы и размеры крыльев в зависимости от их эволюционной функции. Как правило, летучие мыши очень подвижны и могут очень быстро менять траекторию полета, демонстрируя высокую маневренность для захвата добычи в полете, поэтому интересно знать, как они это делают. "объяснил Данеш Тафти, профессор Уильяма С. Кросса в Департаменте машиностроения и директор Лаборатории высокопроизводительных вычислений и термической обработки жидкостей в Технологическом институте Вирджинии.Чтобы дать вам представление о размере летучей мыши, по словам Тафти, она весит примерно 30 граммов, а длина одного полностью развернутого крыла составляет около 17 x 9 см.Среди самых больших сюрпризов для исследователей было то, как крылья летучей мыши манипулировали движением крыла с правильным выбором времени, чтобы максимизировать силы, создаваемые крылом. «Он постоянно искажает форму и размер своего крыла во время взмахов», — отметил Тафти.
Например, он увеличивает площадь крыла примерно на 30 процентов, чтобы максимизировать благоприятные силы во время движения крыла вниз, и уменьшает площадь на аналогичную величину при движении вверх, чтобы минимизировать неблагоприятные силы. Коэффициенты силы, создаваемые крылом, «примерно в два-три раза больше, чем у статического крыла с аэродинамическим профилем, используемого для больших самолетов», — сказал Камаль Вишванат, соавтор, который был научным сотрудником с дипломом, работающим с Тафти, когда работа была выполнена и сейчас сейчас инженер-исследователь в Лабораториях вычислительной физики и гидродинамики Военно-морской исследовательской лаборатории США.
Это исследование было лишь начальным этапом в работе исследователей. «Затем мы хотели бы исследовать преобразование, казалось бы, сложного движения крыла летучей мыши в более простые движения, которые необходимы для создания летающего робота в стиле летучей мыши», — сказал Вишванат. Исследователи также хотят, чтобы движение крыльев было как можно более простым, но с такой же силой, как у настоящей летучей мыши.
«Мы также хотели бы изучить другие движения крыльев летучей мыши, такие как летучая мышь в горизонтальном полете или летучая мышь, пытающаяся быстро маневрировать, чтобы ответить на вопросы, в том числе: каковы различия в движении крыльев и как они преобразуются в движение воздуха и силы. что генерирует летучая мышь? И, наконец, как мы можем использовать эти знания для управления полетом автономного летательного аппарата? " — добавил Тафти.