В 1934 году французский энтомолог Антуан Манян писал, что шмели «не должны уметь летать», поскольку их крылья слишком малы для достаточной подъемной силы. Лишь современные высокоскоростные камеры выявили секрет их полета — вихрь на передней кромке, создающий область пониженного давления и увеличивающий подъемную силу. Летучие мыши с гибкими мембранными крыльями летают не менее эффективно, а порой и лучше насекомых. Некоторые из них расходуют до 40% меньше энергии, чем мотыльки того же размера.
Исследователи из Федеральной политехнической школы Лозанны изучили аэродинамический потенциал гибких крыльев, используя экспериментальную платформу с высокодеформируемой силиконовой мембраной, имитирующую строение летучих мышей. Они выяснили, что вместо образования вихря воздушный поток плавно обтекает изогнутые крылья, увеличивая подъемную силу и делая их эффективнее жестких аналогов. Об этом сообщает TechXplore.
Исследователи закрепили гибкую мембрану на жестком каркасе с вращающимися краями. Чтобы визуализировать поток воздуха вокруг крыла, они погрузили устройство в воду с полистироловыми частицами.
Во время экспериментов ученые могли косвенно изменять передний и задний углы крыла, наблюдая, как они выравниваются с потоком. Они выяснили, что из-за деформации мембраны воздух не закручивается в вихрь, а естественно следует за изгибом крыла, не отрываясь, что повышает подъемную силу. Таким образом, деформация крыла влияла на эффективность парения. Эти результаты дают важную информацию как биологам, так и инженерам.
Небольшие дроны сильнее подвержены аэродинамическим возмущениям и порывам ветра, чем крупные летательные аппараты вроде самолетов. Стандартные квадрокоптеры теряют эффективность при уменьшении размеров, поэтому одним из возможных решений может быть использование взмахов крыльев, как у животных. В итоге дроны будут лучше держаться в воздухе и перевозить груз.
Полученные результаты можно использовать для модернизации существующих энергетических технологий, таких как ветряные турбины, а также для коммерциализации новых систем, например приливных генераторов, которые пассивно извлекают энергию из морских течений. Новые сенсоры, системы управления и искусственный интеллект позволят точно менять форму гибких крыльев и подстраивать полет под погоду и задачи.
Между тем, ученые из Южной Кореи создали роботов, которые имитируют удар рака-богомола и прыжок блохи.