不列顛哥倫比亞大學(xué)(UBC)的動物學(xué)家和T工程大學(xué)的航空專家Philippe Lavoie教授之間的獨(dú)特合作，為海鷗如何配置翅膀形狀(稱為翅膀變形)以穩(wěn)定飛行提供了新的見解。這些發(fā)現(xiàn)可用于設(shè)計(jì)更高效的飛機(jī)，包括用于農(nóng)業(yè)或環(huán)境監(jiān)測的高空無人機(jī)。
盡管滑翔鳥類穩(wěn)定飛行路徑的能力與其產(chǎn)生升力的能力一樣重要，但關(guān)于鳥類飛行穩(wěn)定性的定量研究相對較少。這是由UBC研究人員克里斯蒂娜哈維、維克拉姆巴里加和多倫多大學(xué)航空航天研究所的道格阿爾特舒勒教授領(lǐng)導(dǎo)的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。
研究人員測量了12種不同機(jī)翼形狀的升力和阻力，所有機(jī)翼的肘部和肩部角度都略有不同。他們確定，只需調(diào)整海鷗的肘關(guān)節(jié)——向外或向內(nèi)展開翅膀——海鷗就能過渡到各種機(jī)翼形狀，穩(wěn)定地滑行。翱翔時，翅膀完全展開，形狀更加圓潤，增加了穩(wěn)定性。在起飛或降落時，它們更加嵌入，形狀更加扁平。
Lavoie說：“如果你能改變機(jī)翼的形狀，當(dāng)你需要更大的耐力時，你就能創(chuàng)造出更穩(wěn)定的構(gòu)型和更低的阻力?！昂ｚt可以利用上升氣流來增加高度，這樣它們就不用扇動翅膀來節(jié)省能量。但是如果它們需要快速運(yùn)動，比如潛水和釣魚，它們可以改變翅膀的形狀。目的?！?
對于Lavoie來說，研究海鷗如何利用機(jī)翼形狀進(jìn)行長距離飛行和控制飛行特別有趣，因?yàn)樗赡軙槲磥盹w機(jī)的設(shè)計(jì)提供信息，包括固定翼無人機(jī)(UAV)，也稱為無人機(jī)。
Lavoie說：“變形的優(yōu)點(diǎn)是在飛行過程中不需要龐大的操縱面，因此通過飛升更容易利用能量收集。他想象固定翼無人機(jī)可以在炎熱的上升氣流上滑行，因?yàn)樗鼈兛梢話呙韫艿乐械娜毕?，在大型農(nóng)場中尋找干旱或作物疾病的跡象，或者監(jiān)控馴鹿群的移動。固定翼無人機(jī)還可以用來跟蹤森林火災(zāi)的范圍和演變。
Lavoie說：“生物靈感研究的想法是試圖理解大自然是如何做到這一點(diǎn)的，因?yàn)樗袛?shù)百萬年的時間來適應(yīng)某些條件?！耙坏┪覀冏龅搅诉@一點(diǎn)，我們就可以看到是否有我們可以為自己的設(shè)計(jì)選擇的元素。”
研究人員還強(qiáng)調(diào)了跨學(xué)科研究的好處和重要性。
“與Lavoie教授一起工作是一次偉大的經(jīng)歷，他的經(jīng)驗(yàn)和知識是這個項(xiàng)目不可或缺的一部分。UTIAS風(fēng)洞的研究是這項(xiàng)工作的關(guān)鍵部分，”哈維說。“我期待著繼續(xù)將工程工具和專業(yè)知識與生物問題相結(jié)合，以便我們能夠更好地理解鳥類飛行。”
“這是一個非常有趣的項(xiàng)目，從不同的領(lǐng)域獲得這些不同的機(jī)會總是好的，”Lavoie補(bǔ)充道?！八屖虑樽兊眯迈r，讓你從不同的角度思考?！?
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