Еще в 1934 году ученые считали, что шмели не должны уметь летать – их крылья слишком малы для создания достаточной подъемной силы. Позже оказалось, что насекомым помогает «краевой вихрь» – особый воздушный поток, формирующийся при взмахах крыльев. А вот летучие мыши летают еще эффективнее: их секрет кроется не в вихрях, а в уникальной гибкости крыльев. Так, ученые из Лозаннского федерального политехнического института (EPFL), Швейцария выяснили: плавный изгиб крыла помогает генерировать подъемную силу, снижая энергозатраты на полет.
Крылья летучих мышей позволят создать дроны нового поколения! Результаты исследования
Новое исследование показало, что «гибкие крылья», — подобные летучим мышам, — позволяют значительно повысить эффективность полета, особенно при зависании. Так, обновленный механизм крыльев может помочь в разработке более эффективных дронов и систем возобновляемой энергии (ветряные турбины и приливные установки).
actu.epfl.ch
Длинная летучая мышь Палласа (Glossophaga Soricina) /
Как гибкие крылья повышают эффективность полета?
В отличие от насекомых, летучие мыши не создают «вихри» для подъема. Их кожистые мембранные крылья изгибаются под потоком воздуха, что позволяет оптимально распределять нагрузку и увеличивать подъемную силу.
- «Главный вывод нашего исследования – дополнительный подъем создается не за счет вихревых структур, а благодаря воздуху, который плавно обтекает изгиб крыла», – объясняет ведущий автор работы Александр Герк.
Чтобы изучить обнаруженный эффект, западные исследователи создали экспериментальную платформу с гибкими силиконовыми крыльями. Так, модель позволила наблюдать, как воздушные потоки взаимодействуют с крылом в разных положениях.
Экспериментальная гибкая настройка крыла /
Результаты показали:
- чрезмерная гибкость ухудшает подъемную силу, но умеренная деформация крыла повышает эффективность полета;
- воздух не формирует вихри, а естественно следует за изгибом крыла, снижая потери энергии;
- летучие мыши тратят до 40% меньше энергии, чем мотыльки аналогичного размера.
Какая польза для дронов?
Исследование, вероятно, поможет в создании дронов нового поколения, которые будут лучше в управлении в турбулентных потоках и будут потреблять меньше энергии при зависании.
- «Когда дроны уменьшаются в размерах, они становятся уязвимыми к порывам ветра. Использование биоинспирированных гибких крыльев может сделать их более устойчивыми», – пояснил Александр Герк.
Также эксперты рассматривают возможность использования подвижных гибких конструкций в ветроэнергетике. Подобные технологии помогут:
- оптимизировать работу ветряных турбин, минимизируя сопротивление воздуха;
- повысить эффективность приливных электростанций, адаптируя конструкции под морские течения;
- в будущем, благодаря развитию сенсоров и ИИ, гибкие мембранные системы смогут адаптироваться к погодным условиям и корректировать форму крыла в реальном времени.