1934 schrieb der französische Entomologe Antoine Magnan, dass Hummeln „nicht fliegen können“, da ihre kleinen Flügel theoretisch nicht in der Lage sein sollten, genügend Auftrieb zu produzieren. Die moderne Hochgeschwindigkeitskamera-Technologie brauchte aufzudecken, was es in der Luft zu fliegenden Insekten ermöglichte: den Vortex vorrangig. Dieses Phänomen tritt auf, wenn die Luft um die Vorderkante von Flattern in einen Wirbel rollt und einen niedrigen Druckbereich erzeugt, der den Hebe stärkt.
Auf der anderen Seite können Fledermäuse – mit ihren flexiblen Membranflügeln – genauso fliegen wie Insekten, wenn nicht sogar effizienter. Tatsächlich wurde festgestellt, dass einige Fledermäuse bis zu 40% weniger Energie verbrauchen als Motten ähnlicher Größe. Forscher im Labor für instationäre Flow Diagnostics an der EPFL-School of Engineering haben das aerodynamische Potenzial flexiblerer Flügel mit einer experimentellen Plattform mit einer hoch deformierbaren Membran aus einem Polymer auf Silikonbasis untersucht. Sie stellten fest, dass die Luft, anstatt einen Wirbel zu erzeugen, glatt über die gekrümmten Flügel fließt, mehr Auftrieb erzeugt und sie noch effizienter macht als starre Flügel gleicher Größe.
„Die wichtigste Feststellung dieser Arbeit ist, dass der Gewinn in Lift, den wir sehen Universität. „Der Flügel muss nicht nur gebogen werden, sondern muss auch von genau der richtigen Menge gebogen werden, da ein Flügel, der zu flexibel ist, wieder schlechter abschneidet.“
Gehrke ist der Erstautor eines Papiers, das die Arbeit beschreibt, die in der veröffentlicht wurde Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Entwerfen Sie Erkenntnisse für Drohnen oder Energiernerungen
Die Forscher montierten die flexible Membran auf einen starren Rahmen mit Kanten, die sich um ihre Achsen drehen. Um den Fluss um den Flügel zu visualisieren, tauchten sie ihr Gerät in Wasser ein, gemischt mit Polystyrol -Tracer -Partikeln.
„Unsere Experimente ermöglichten es uns, die Vorder- und Rückwinkel des Flügels indirekt zu verändern, damit wir beobachten konnten, wie sie mit dem Fluss ausgerichtet sind“, sagt Karen Mulleners, Labor der instationären Flussdiagnostik. „Aufgrund der Verformung der Membran war der Fluss nicht gezwungen, sich in einen Vortex zu rollen, sondern folgte der Krümmung des Flügels auf natürliche Weise, ohne sich zu trennen, und erzeugt mehr Auftrieb.“
Gehrke sagt, dass die Ergebnisse des Teams sowohl Biologen als auch Ingenieuren wichtige Einblicke liefern.
„Wir wissen, dass Fledermäuse schweben und dass sie überabverformbare Membranflügel haben. Wie sich die Flügelverformung auf die schwebende Leistung auswirkt Die Flugblätter der Natur und wie man effizientere Luftfahrzeuge baut. „
Er erklärt, dass Drohnen, die kleiner werden, stärker von kleinen aerodynamischen Störungen und unsteten Böen betroffen sind als größere Fahrzeuge wie Flugzeuge. Standard -Quadrotor -Drohnen arbeiten nicht mehr in einem sehr kleinen Maßstab. Eine Lösung könnte darin bestehen, die gleichen Flügelflügelbewegungen wie Tiere zu verwenden, um verbesserte Versionen dieser Flyer zu erstellen, die schweben und eine Nutzlast effizienter tragen können.
Die Ergebnisse des Teams könnten auch verwendet werden, um bestehende Energietechnologien wie Windturbinen zu verbessern oder aufstrebende Systeme wie Gezeitenernte zu kommerzialisieren, die die Energie des Ozeans passiv aus den Strömungen des Ozeans nutzen. Fortschritte in der Sensoren und der Steuerungstechnologie, die möglicherweise mit künstlicher Intelligenz kombiniert werden, könnten die genaue Kontrolle ermöglichen, die erforderlich ist, um die Verformung flexibler Membranflügel zu regulieren und die Leistung solcher Flyer an unterschiedliche Wetterbedingungen oder Flugmissionen anzupassen.
