Для парения колибри создают не один вихрь, а два

Загадки поведения колибри в воздухе во многом сложнее даже такой краеугольной проблемы бытия, как гипотетический полёт птерозавра. И дело не только в том, что самые маленькие птицы умудряются безостановочно порхать по 16 часов в сутки при массе от 2 до 20 г, но и в качестве самого полёта.

А он дьявольски экономичен: обыкновенный архилохус массой 2–6 г способен без посадки (и подпитки, ибо над морем) преодолеть 800 км, расходуя не слишком большую часть своего веса. Ни о чём подобном не может мечтать ни один аппарат сходных размеров, сделанный человеческими руками. Кроме того, при внешней «орнитоптерно-самолётной» аэродинамике колибри могут зависать над целью — как вертолёт — и даже летать вверх ногами (короткое время), назад и вбок (сколь угодно долго), одновременно вращаясь вокруг собственной оси. Вот, посмотрите:

Современные сверхманёвренные истребители резко отстают от них по этим параметрам, да и конвертопланы весьма далеки от подобных талантов. И вместе с тем те же самые птички летают со скоростью 400 собственных корпусов в секунду (до 100 км/ч). Это (в единицах собственной длины) больше того, что выдаёт реактивный истребитель на форсаже или шаттл при спуске из космоса на входе в атмосферу.


Примечательно, что эти птички способны зависать на месте при разном положении хвоста: и тогда, когда он смотрит почти вниз, и когда почти перпендикулярен земле, как при обычном полёте. (Здесь и ниже фото Wikimedia Commons.)

Естественно, всё это занимает учёных. В 2005 году попытки понять, как колибри зависает на месте, не имея, кажется, к этому никаких аэродинамических предпосылок, привели к очень важному выводу: крылья птички при зависании действуют на манер вертолётного винта, создавая вихрь, поддерживающий пернатое в воздухе. Кроме того, при каждом ходе крыла вперёд-назад оно меняло свою конфигурацию на «перевёрнутую», создавая подъёмную силу при движении как вперёд, так и назад (видео выше с 3:30). Чтобы выяснить всё это, исследователи использовали облачко окрашенных частиц, которые подбрасывались в воздухе рядом с колибри, и затем следили, какую форму они примут рядом с парящим летуном. Сходную методику некогда применяли для изучения обтекания воздухом отдельных элементов самолётов.

Увы, тогда эта технология не позволила прояснить ситуацию до конца. Учёные из Калифорнийского университета в Риверсайде (США), ведомые Дугласом Альтшулером (Douglas Altshuler), использовали слегка усовершенствованный её вариант: они снимали камерой, делающей по 1 000 кадров в секунду, как взмахи крыльев колибри (перегрузка до 10g) влияли на форму паров сухого льда (твёрдой углекислоты). Вот так и выяснилось, что при каждом взмахе под и над крыльями создаются два вихря, которые плавно перетекают друг в друга вокруг птицы:

А это с другого ракурса:

Теоретически два сливающихся вихря, закольцовывающиеся вокруг птицы, должны увеличивать её энергозатраты на полёт. Однако их объединение в поток, позволяющий колибри зависать на одном месте, даёт ей важнейшее преимущество: птичка может эффективнее маневрировать и в любой момент способна изменить положение тела. Именно такая манёвренность и позволяет колибри лететь назад (например, при снятии паука с паутины) и вбок (скажем, при конфликтах с пчёлами).

Сейчас исследователи планируют эксперименты с живыми колибри в аэродинамической трубе. Конечная цель работы (вы ведь догадались?) — создание дронов, в особенности микроБПЛА, с параметрами, близкими к природным прототипам, то есть с должной сверхманёвренностью, суперэкономичностью и весьма значительной скоростью. Такой дрон-разведчик (с габаритами колибри) стоит того, чтобы приложить к его созданию самые серьёзные усилия.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Experiments in Fluids.

Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Риверсайде.


Коды для вставки в блог\форум




Интересные новости
Создан самый быстрый ротор в мире — 300 млрд об/минСоздан самый быстрый ротор в мире — 300 млрд об/мин
Apple пытается создать замкнутый контур производства, перерабатывая старую элетроникуApple пытается создать замкнутый контур производства, перерабатывая старую элетронику
Скорость нагрева океана составила 5 атомных бомб в секундуСкорость нагрева океана составила 5 атомных бомб в секунду
На орбитах ближних звезд найдены суперземлиНа орбитах ближних звезд найдены суперземли
Лунный ровер NASA VIPER для поиска льда проходит испытанияЛунный ровер NASA VIPER для поиска льда проходит испытания
Блок рекламы


Похожие новости

Экс-сотрудники SpaceX и Blue Origin печатают ракеты на 3D-принтере. Подняли $140 млн, один из инвесторов — Джаред ЛетоЭкс-сотрудники SpaceX и Blue Origin печатают ракеты на 3D-принтере. Подняли $140 млн, один из инвесторов — Джаред Лето
В NASA создают ядерный реактор для межпланетных перелетовВ NASA создают ядерный реактор для межпланетных перелетов
Как на станции «Академик Вернадский» с помощью дронов создают 3D-карты Южного полюсаКак на станции «Академик Вернадский» с помощью дронов создают 3D-карты Южного полюса
Израиль запустит еще один лунный аппаратИзраиль запустит еще один лунный аппарат
Фото дня: один из лучших снимков Юпитера с орбиты планетыФото дня: один из лучших снимков Юпитера с орбиты планеты
Ураган смыл один из гавайских острововУраган смыл один из гавайских островов
Темный вихрь на Нептуне: загадочная аномалияТемный вихрь на Нептуне: загадочная аномалия
Австралия почти полностью победила один из видов ракаАвстралия почти полностью победила один из видов рака
Швейцарский стартап разработал фотодиод с чувствительностью в один фотонШвейцарский стартап разработал фотодиод с чувствительностью в один фотон
Rocket Lab вновь отложила запуск ракеты, но в дальнейшем будет производить их один за другимRocket Lab вновь отложила запуск ракеты, но в дальнейшем будет производить их один за другим
Последние новости

Подгружаем последние новости