Ученые показали, как полет пустынного канюка вдохновил новые авиационные технологии

Американские и британские ученые показали, что изучение полета хищных птиц может вдохновить новые инженерные решения для авиации, включая реактивные самолеты и дроны. Исследование сосредоточилось на пустынном канюке и анализе того, как он меняет форму крыльев и хвоста при свободном планировании. Специалисты пришли к выводу, что способность птицы быстро переключаться между устойчивыми и неустойчивыми режимами полета обеспечивает ей высокую маневренность в сложной среде.

Работа проводилась совместной командой исследователей из University of Oxford и University of California, Davis. Для экспериментов применяли систему захвата движения и аэродинамическую трубу, чтобы проследить, как пустынный канюк изменяет конфигурацию крыльев и хвоста при пролете через узкий проход. Такой маневр характерен для естественного поведения птиц: они охотятся группами и часто лавируют между деревьями и кактусами.

В полетном зале Оксфордского университета специалисты снимали полет птицы от одной жерди к другой на высокоточные камеры. На траектории установили мягкие стойки, создавая узкий проход, вынуждавший канюка поджимать крылья. На основе видеозаписей ученые построили трехмерные модели крыльев и хвоста на разных этапах маневра, изготовив их на 3D-принтере из смолы. Эти модели тестировали в аэродинамической трубе инженерного колледжа Калифорнийского университета в Дейвисе.

Эксперименты показали, что при расправленных крыльях полет оказывается неустойчивым, что в аэродинамике соответствует высокой маневренности, похожей на поведение истребителей. При поджатых крыльях система становится статически устойчивой, обеспечивая ровный и предсказуемый полет. Анализ выявил нелинейную зависимость между подъемной силой и продольным моментом в расправленной конфигурации. Это означает, что одна и та же форма крыла может вести себя как устойчиво или неустойчиво в зависимости от режима полета.

Исследование опубликовано в Journal of the Royal Society Interface. В статье отмечается, что при пролете через узкий проход пустынный канюк переходит от неустойчивой расправленной конфигурации к устойчивой поджатой, изменяя эффективный статический запас устойчивости от минус 25 до плюс 19 процентов от опорной хорды крыла. Ученые подчеркивают, что в отличие от большинства современных летательных аппаратов, птицы способны быстро переключаться между устойчивыми и неустойчивыми состояниями. Это открытие может лечь в основу новых конструкций беспилотных летательных аппаратов с фиксированным крылом, способных к резким и контролируемым переходам между различными режимами полета.

Читайте также: