Примхливий: папуга з лазерними захисними окулярами

Експеримент з пернатим суб'єктом виявляє помилки в модельній авіації

Почнемо: Обі в експериментальній сукні для аналізу польотів. © Ерік Гутьєррес
читати вголос

Аналіз польотів особливого виду: завдяки розумному експерименту вчені здобули нові уявлення про складну аеродинаміку польоту птахів. Це стало можливим завдяки милому сюжету: Оснащений міні-очками, папуга Горобця Обі був на службі досліджень і заграв аерозолями у лазерному світлі. Це показало: попередні моделі щодо польоту дуже неточні.

Птахи - ідеальні літаючі машини. Будь колібрі чи орели - всі вони населяли небо мільйони років і є беззаперечними правителями неба. Кожна частина її тіла оптимально пристосувалася до польоту під час еволюції. Тож не дивно, що вони завжди слугували людині взірцем його літаючих конструкцій. Він давно зрозумів, як тварини ковзають по повітрю з мінімальним опором і створюють плавучість - чи ні?

Експеримент особливо милого виду виявляє, що, незважаючи на всі знання про пернатих літаючих художників, є ще нові деталі, які потрібно відкрити. Дослідники під керівництвом Девіда Лентінка зі Стенфордського університету використовували лазерну технологію, щоб уважно вивчити аеродинамічні процеси польоту птахів так само, як це було раніше, - використовуючи маленький папуга Обі, для якого потрібна крихітна пара окулярів.

Окуляри безпеки для Обі

Зазвичай вчені використовують лазерний метод для спостереження за технічними пристроями під час польоту. Летючий об’єкт рухається через масу повітря, залитого лазерним світлом, в якому плавають крихітні аерозольні частинки. При різкому світлі рухи цих частинок точно виявляються. Вони роблять видно, які закономірності турбулентності повітря виникають під час польоту. Навпаки, дозволити птахам літати через лазерне світло для дослідження було немислимим до цих пір. Як нарешті слід захистити чутливі очі тварин?

Однак Лентінк та його колеги не були роздратовані цією передбачуваною перешкодою: вони швидко сконструювали захисні окуляри для птахів. Він виготовлений з того самого матеріалу, що і його людський аналог, але окуляри надзвичайно малі та ідеально підходять до очей птахів за допомогою техніки 3D друку. Невеликі ремінці, які закріплюють окуляри на голові тварини, забезпечують надійне тримання. дисплей

Горобець-папуга Оби летить через аерозольний аналіз лазерного світла з міні-окулярами. Стенфордський університет

Аналіз польоту приносить сюрприз

Пернатий предмет Обі швидко звик до цього дивного аксесуара і незабаром був готовий літати на команду від полюса до полюса через набряклий аерозолем повітря в кімнаті лазера. "Метою було тестування звичайних моделей з літератури, які описують, скільки плавучості виробляє птах", - пояснює колега Лентінка Діана Чін.

Аналіз старанного плескання Обі став несподіванкою: "Ми виявили, що всі три моделі, які ми спробували, були дуже неточними. Тому що вони ґрунтуються на припущеннях, які не обов'язково відповідають дійсності, - каже Чин. На відміну від раніше думали, наприклад, повітряна турбулентність, викликана птахом позаду нього, не має постійно послідовної картини, як припливи літака. Натомість вони набагато складніші.

Потрібні нові моделі

На думку дослідників, попередні моделі не можуть точно відображати фактичну плавучість, яку виробляє горобець-папуга або інша птах. "Вчені часто покладаються на інформацію про поведінку польотів тварин з літератури для вдосконалення роботизованих крил", - каже Лентінк. "Але ми тепер показуємо, що ця інформація є менш достовірною, ніж ми сподівалися".

"Нам потрібні нові дослідження та нові методи, які дійсно в майбутньому змістовно підтримують процес проектування", - говорить він. Можливо, це стане можливим за допомогою Обі та його колег. Зрештою, його робота вже зарекомендувала себе раніше - і дослідники також вважають, що нещодавно перевірений аналіз польотів може виявитися корисним і в майбутньому. (Біоінформатика та біоміметика, 2016)

(Стенфордський університет, 06.12.2016 - DAL)