Křídlo bilo proti nárazům větru

Průzkumníci toku se dostanou na dno tajemství letu čmeláků

Přes jejich baculatá těla, čmeláci jsou vynikající letci, kteří se vzdorují turbulenci sami. © bigemrg / thinkstock
číst nahlas

Úžasně robustní: čmeláci mohou snadno zůstat ve vzduchu i při silných turbulencích. Vírový systém, který hmyz používá k létání, funguje stejně dobře i při náhlé turbulenci jako za stabilního počasí. Toto nyní ukazuje počítačovou simulaci. Podle toho čmeláci produkují stejné hnací a hnací síly v obtížných podmínkách v průměru jako v nenarušeném letu - a nemusejí za to ani vynaložit více energie.

Navzdory jejich baculaté postavě jsou čmeláci skutečnými vzdušnými akrobaty. Při hledání potravy létají agilně vpřed, vzad, nahoru a dolů - a neustále mění svůj směr a rychlost. Obzvláště působivé: I silnější větry mohou zdánlivě bez námahy hmyz vzdorovat.

Jak ale zvládají malé stvoření tisíckrát kontrolované křídlo bít v nestabilním prostředí? Mezinárodní výzkumný tým vedený Thomasem Engelsem z Technické univerzity v Berlíně se nyní dostává ke kořenům této hádanky - a již našel počáteční odpovědi.

Stejný vztlak - navzdory turbulenci

Na rozdíl od letadel s pevnými křídly, křídla čmeláka nevyrábí většinu své vztlaku, protože vzduch proudí rychleji přes klenutý vrchol než pod nimi. Ve vztahu k tělu jsou příliš mělké a příliš krátké. Místo toho se na bijících křídlech vytvářejí malé vichry. Tato mini tornáda se pohybují s křídlem a snižují tlak na jeho vrcholu - vytvářejí sací efekt směrem nahoru.

S pomocí dosud nejkomplikovanější počítačové simulace společnosti Hummelflug vědci zkoumali, jak náhle turbulence vzduchu ovlivňují vztlakové a pohonné síly vlajícího hmyzu. Analýza odhalila, že silná turbulence nemá téměř žádný účinek na systém čmeláků. zobrazit

Digitální čmelák protíná různé turbulence (tyrkysové). Na povrchu křídel se vyvíjejí mini tornáda (růžová), která vyvíjejí sací efekt nahoru TU Berlin / FG Numerical Fluid Dynamics

„Ukázalo se, že čmeláci produkují stejné průměrné síly i ve vysoce turbulentních proudech jako v nerušeném vzduchu na rozdíl od letadel, kde turbulence mohou výrazně změnit síly ", Říká Engler." I s malými letadly způsobily i malé turbulentní poruchy významné změny v zvedacích a zvedacích silách. Naproti tomu slepé včely podle simulací ani nemusí utrácet další energii, aby zůstaly nad vodou v turbulenci.

Model pro letecký robot

Úžasná robustnost mávání hmyzu je podle vědců rozhodující výhodou a může v budoucnu sloužit jako model pro malé humanizované létající roboty. Pro vývoj takových letadel inspirovaných hmyzem očekává tým další důležitá zjištění z počítačových simulací v budoucnosti.

"Je velmi důležité vědět, kde jsou problémy s létáním v turbulenci a jak hmyz čelí této výzvě, " říká Engels. „Především chceme vyřešit hádanku pomocí čmeláka, který způsobí turbulence během letu nestabilitu a jak je můžete ovládat, “ uzavírá. (Physical Review Letters, 2016; doi: 10.1103 / PhysRevLett.116.028103)

(TU Berlín, 20.07.2016 - DAL)