211service.com
Kā augļu mušas izpilda pagriezienus lidojuma laikā
Kukaiņu satriecošās lidošanas spējas ir pārsteidzoši vērojamas. Bet tas ir arī skrāpējams fiziķiem un inženieriem, kuri jau sen ir zinājuši par aerodinamikas atkarību no mēroga, kas padara lidojumu augļu mušai diezgan atšķirīgu lietu nekā baložiem vai jumbo.
Lai gan mēs gadsimtiem ilgi esam zinājuši par pacelšanas principiem, kas notur lidmašīnu gaisā, fiziķi tikai pēdējo 10 gadu laikā ir atklājuši, kā kukaiņu spārni rada pacēlumu, veidojot virpuļus un mijiedarbojoties ar tiem.
Pēc šīs mīklas atrisināšanas uzmanība tiek pievērsta tam, kā kukaiņu lidotāji kontrolē savu kustību. Jautājums ir par to, kā šie lidotāji manipulē ar saviem spārniem, lai lidojuma laikā veiktu pagriezienus, dažreiz ārkārtīgi asi un salīdzinoši lielā ātrumā?
Šodien atbildi sniedz Džeina Vanga un draugi no Kornela universitātes, kuri ir pētījuši augļu mušas griežas, izmantojot trīs kameras taisnā leņķī, ierakstot attēlus ar ātrumu 8000 kadri sekundē jeb aptuveni 35 kadri vienā spārna sitienā.
Augļu mušas rada pacēlumu un piedziņu, airējot spārnus uz priekšu un atpakaļ, veicot airēšanas kustību. Liela ātruma filmas kadros redzams, ka vienmērīgā lidojumā katra spārna uzbrukuma leņķis ir aptuveni vienāds sitieniem uz priekšu un atpakaļ un ka kreisā spārna kustība atspoguļo labo pusi. Tātad vienmērīgā lidojumā katra spārna radītais griezes moments tiek atcelts.
Bet pagrieziena laikā Vans un kolēģi saka, ka augļu muša maina viena spārna uzbrukuma leņķi par aptuveni 9 grādiem, radot papildu pretestību, kas liek augļmušai pagriezties.
Tāpēc iedomājieties, ka skatāties lejup uz augļu mušu lidojuma laikā. Labā spārna uzbrukuma leņķa maiņa rada pretestību, kas liek mušai griezties pulksteņrādītāja virzienā.
Kas ir interesanti Vangas komandas analīzē, ir viņu secinājumi par to, kā augļu muša kontrolē šīs spārnu leņķa izmaiņas. Šķiet, ka liela daļa mušu spējas lidot ir atkarīga no pašu spārnu izturības un elastības: tie ir paredzēti airēšanai. Tas nekavējoties samazina pavēlniecības un kontroles slogu augļmušas centrālajai nervu sistēmai.
Šī ir ideja, ko sauc par pasīvo dinamiku, kurā sistēmas dizains ietver spēju pēc noklusējuma kontrolēt kustību, piemēram, atspoles spēju orientēties lidojuma laikā.
Vangs un kolēģi saka, ka pagriešana izskatās tā, it kā to veiktu ļoti neliela spārnu eņģes atsperei līdzīgā darbība. Un to var viegli izdarīt, izmantojot salīdzinoši mazu muskuļu.
Mūsu modelis paredz, ka mušu lidojuma muskuļi var darboties vairākos spārnu sitienos, lai novirzītu spārnu slīpumu un tomēr radītu spārnu kustības apakšspārna sitienu izmaiņas, kas aerodinamiski izraisa manevru, norāda komanda.
Tas var izklausīties nedaudz ezotēriski, taču tam vajadzētu izrādīties ļoti vērtīgam pieaugošajam inženieru skaitam, kas mēģina izveidot robotizētus mikro gaisa transportlīdzekļus ar kukaiņiem līdzīgiem spārniem.
Vangs un co secina: vienkāršais augļu mušu izmantotais mehānisms var būt diezgan vispārīgs, un tam vajadzētu arī vienkāršot lidojošo mašīnu vadību.
Vai kāds dzird šo dūkojošo troksni?
Atsauce: arxiv.org/abs/0910.0671 : Augļu mušas modulē pasīvo spārnu noliekšanu, lai radītu pagriezienus lidojuma laikā