La gente ha estado fascinada por el vuelo de las aves durante siglos, pero la razón exacta por la que pueden moverse tan ágilmente en el aire sigue siendo un misterio.
Nuevo estudio publicado el 5 de septiembre procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, utilizando modelos y aerodinámica, para ilustrar cómo las gaviotas pueden cambiar la forma de sus alas para controlar su respuesta a las ráfagas y otras perturbaciones.
Esta lección puede algún día aplicarse a vehículos aéreos no tripulados y otras máquinas voladoras.
“Las aves pueden realizar fácilmente maniobras difíciles y son adaptables.
Entonces, ¿qué pasa con el vuelo de las aves que es más útil para implementar en futuras aeronaves? Mecánica y Aeroespacial, Universidad de California, Davis Christina Harvey, profesora asistente de ingeniería y autora principal del artículo, dijo :
Después de obtener una licenciatura en ingeniería mecánica, Harvey comenzó a estudiar gaviotas como estudiante de maestría en zoología en la Universidad de Columbia Británica.
“Las gaviotas son muy comunes y fáciles de detectar, y planean realmente impresionantes”, dijo.
Harvey continuó su investigación sobre las gaviotas como estudiante de doctorado en la Universidad de Michigan. Recientemente se convirtió en miembro de la facultad de UC Davis después de completar su doctorado en ingeniería aeroespacial.
En marzo de este año, Harvey y sus colegas de la Universidad de Michigan publicaron un artículo en Nature analizando la dinámica de vuelo de 22 especies de aves.
Si bien la investigación anterior tendía a centrarse en la aerodinámica (cómo se mueve el aire alrededor de un pájaro), Harvey desarrolló ecuaciones que describen las propiedades de inercia de los pájaros (como su centro de gravedad y punto neutral). Esta ecuación permite que las fuerzas aerodinámicas se modelen consistentemente como fuerzas puntuales. .
Las aeronaves suelen estar diseñadas para ser estables o inestables. Una aeronave estable tiende a volver a un vuelo estable cuando se ve perturbada (por ejemplo, empujada hacia arriba por una ráfaga de viento). Esto es deseable para aviones comerciales, por ejemplo, pero no para aviones de combate a reacción. Las aeronaves altamente maniobrables están diseñadas para ser inestables.
En un artículo en Nature, Harvey y sus colegas demostraron que casi todas las especies de aves estudiadas son capaces de volar tanto de forma estable como inestable, y usan los movimientos de las alas para cambiar entre estos modos. .
Vuelo Orientable
El nuevo estudio se basa en este trabajo, combinando estudios de aerodinámica utilizando modelos impresos en 3D de gaviotas y alas de gaviota en un túnel de viento, y modelado por computadora de fuerzas de inercia para determinar cómo una gaviota puede moverse a lo largo de su eje longitudinal (ya sea cayendo o trepando). entender cómo lograr la estabilidad.
Las gaviotas descubrieron que ajustando las articulaciones de sus muñecas y codos y cambiando la forma de sus alas, podían ajustar la forma en que reaccionaban a las perturbaciones en sus ejes. El equipo pudo predecir las características de vuelo de las gaviotas y qué tan rápido podrían recuperarse de perturbaciones como ráfagas de viento. Ese tiempo de reacción también proporciona información sobre el “rango controlable” del ave y la aplicación de la dinámica de vuelo de las aves a las aeronaves.
“El análisis de las características de vuelo sugiere que si construyéramos un avión exactamente como una gaviota, ¿sería capaz de volarlo un humano?”, dijo Harvey.
A medida que los vehículos aéreos no tripulados o los drones se utilizan cada vez más, deben poder navegar en entornos urbanos complejos, en los que las aves son muy buenas. Una mejor comprensión del vuelo de las aves podría ayudar a mejorar el diseño de drones para diversas aplicaciones.
Harvey planea abrir un laboratorio en UC Davis este otoño. Ella espera colaborar con otros investigadores en el campus, incluidos los que trabajan con insectos voladores en el California Raptor Center y la Universidad de Ciencias Biológicas.
“Hay muchas preguntas abiertas sobre el vuelo de las aves, y estoy emocionado de ver qué más descubrimos”.
El coautor de este artículo es Daniel Inman de la Universidad de Michigan. La investigación de Harvey está financiada en parte por subvenciones de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los EE. UU. y la Fundación Nacional de Ciencias.
Fuente de la historia:
material proporcionado por Universidad de California, DavisOriginal de Andy Fell. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.