Птицы всегда являлись тем источником, который вдохновлял человека на создание авиационных технологий. Однако наши летательные аппараты так до сих пор и не смогли сравниться со способностью птиц летать прямо и стойко в момент плохой погоды. Тем не менее, группа британских исследователей смогла понять секрет птиц, способных бороться со скоростью ветра столь же быстрой, как и их собственный полет.
«Мы летаем уже около 100 лет, чуть позже братьев Райт [которые первыми запустили моторные полеты]. Они осознавали, что создать достаточную для подъема летательного аппарата силу было большой сложностью, но еще сложнее было стабилизировать и проконтролировать полет», — отмечает один из авторов исследования Ричард Бомфри. «Их методика управления была довольно неплохой — она заключалась в наборе канатов, поворачивающих крыло. Однако с того момента мы построили самолет, крылья у которого жесткие. Ведь сегодня проще создать крылья из металла, которые будут действовать предсказуемо».
Это работает при определенных условиях , когда такая форма становится оптимальной. Однако для повышения летательных характеристик в очень ветренную погоду все же практичнее задействовать другую модель крыльев самолета, заимствованную у птиц, — говорит Бомфри.
Дабы выяснить, как птицам удается справиться со штормом, исследователи пронаблюдали за такими птицами, как ястребом-тетеревятником, каменным орлом, серой неясытью и сипухой.
«Мы построили генератор порывов ветра, чтобы мы могли задавать скорость и направление ветра, а затем заставляли Лили (так звали подопытную сипуху) парить именно туда, куда мы хотели», — сказал Бомфри. «У нас были высокоскоростные камеры и несколько камер захвата движения, с помощью которых мы могли выполнять процесс, называемый стереофотограмметрией: способ получения трехмерных форм с помощью пары камер».
Наблюдая за Лили через эти камеры, команда обнаружила, что во время полета ее крылья действуют как подвесная система , стабилизируя траекторию движения головы и туловища при сильном ветре.
«[Крыло] делает это довольно элегантно, что должно быть хорошо знакомо людям, которые играют в игры с битами или ракетками», — сказал Бомфри. «Итак, если вы играете в крикет и когда тяжелый мяч падает, вы ударяете по нему самым концом биты, ручка выскакивает из ваших рук вперед. Тогда как если вы ударите по мячу вплотную к рукоятке, рукоятка будет отброшена назад. Это говорит о том, что между этими двумя областями есть точка, в которой вы можете ударить по мячу, и ручка не будет сотрясаться вперед или назад. Все силы на лету нивелируются и вы ничего не чувствуете. Если вам посчастливилось ударить по мячу так же точно, это не потребует излишних усилий».
Бомфри говорит, что птичье крыло можно представить как биту, а порыв ветра — как мяч. В изменяющихся погодных условиях птица поворачивает свои крылья вокруг плеча, так что порыв ветра попадает прямо в это золотое пятно, все силы и моменты нейтрализуются на шарнире плечевого сустава. Крыло движется, а тело — нет.
Команда говорит, что эти знания могут вдохновить на новые разработки для авиационной промышленности, сначала начиная с небольших и беспилотных самолетов, но в конечном итоге влияя на пассажирские самолеты.
«[Технология] полностью готова к работе, потому что это явление мы наблюдали у птиц. Ключевым моментом является то, что у вас должен быть шарнир и вы должны иметь правильное выравнивание. Это можно сделать, просто переместившись туда, где [масса]», — сказал Бомфри. «На самом деле мы уже сделали небольшое прототипирование с некоторыми игрушечными планерами, демонстрируя тот же принцип, что и у птиц, отклоняя около 40 процентов точно таких же порывов ветра в лаборатории без какого-либо бортового компьютера».
