Ausgestattet mit einer winzigen Schutzbrille trotzt Obi, der Papagei, Dunst und Lasern, um den Forschern zu zeigen, was passiert, wenn ein Vogel mit den Flügeln schlägt.
Forscher wissen seit langem, wie Flugzeuge fliegen und Windkanäle verwenden, um ständig neue Designs zu testen und zu aktualisieren. Dies funktioniert jedoch nicht, um das Schlagen von Vogelflügeln zu untersuchen, und die meisten Vorschläge, wie dies funktioniert, sind theoretisch. Forscher der Stanford University haben kürzlich einen Weg gefunden, diese Theorien auf die Probe zu stellen, berichtet Liat Clark von Wired . Die Studie wurde in der Zeitschrift Bioinspiration & Biomimetics veröffentlicht.
Der Hauptautor Eric Gutierrez brachte Obi bei, durch eine Wolke von Aerosolpartikeln in Mikrometergröße zu fliegen, die von einer Laserschicht beleuchtet wurden. Auf diese Weise konnten die Forscher die Luftströmungen visualisieren, die von Obis Flügeln erzeugt wurden.
"Wenn der Vogel mit den Flügeln schlägt, bewegt er diese Partikel", erzählt Chin Clark. „In dieser Ebene können wir uns vorstellen, wie sich winzige Partikel bewegen, und dann das Geschwindigkeitsfeld berechnen. Basierend auf diesen Geschwindigkeitsfeldern sollten wir theoretisch die Auftriebskraft berechnen können, die der Vogel im Flug erzeugt. “
Aber es gab eine Komplikation. Das Durchfliegen von Lasern ist für die Augen nicht einfach, weshalb Gutierrez und der Maschinenbauingenieur David Lentink eine Spezialbrille für Obi entwarfen. Sie schnitten Schutzplastik aus einer menschlichen Schutzbrille und steckten es in 3D-bedruckte Sockel, die mit einem Veterinärband gesichert waren. Die Brille hatte auch reflektierende Markierungen an den Seiten, um die Geschwindigkeit des Papageien zu berechnen, so die Pressemitteilung.
Frühere Modelle gingen davon aus, dass Vögel und fliegende Tiere nach Prinzipien arbeiteten, die Flugzeugflügeln ähneln, aber nicht genau gleichen. Bei Flugzeugen strömt Luft über und unter den Tragflächen und erzeugt einen Auftrieb, der eine sich drehende Luftmasse erzeugt, die als Wirbel bezeichnet wird und Hunderte von Metern hinter sich aufbricht. Die Forscher glaubten, dass die von Vögeln erzeugten Wirbel sich ähnlich verhalten. Obis Flug hat gezeigt, dass das nicht der Fall ist.
Stattdessen brechen laut Clark die vom Vogel erzeugten Wirbel innerhalb von zwei bis drei Flügelschlägen auf und sind dem Vogel viel näher und viel heftiger. Sie verglichen ihre Messungen mit den drei vorherrschenden Modellen, wie viel Auftriebsvögel mit jedem Flügelschlag produzieren. Sie stellten fest, dass keines der Modelle den vom Vogel erzeugten Auftrieb genau vorhersagte.
"Wenn Sie sich das klassische Bild des Tierflugs ansehen, denken wir immer daran, dass diese Tiere schöne, glatte Wirbel erzeugen, aber sie sind tatsächlich viel komplexer", erklärt Lentick die Forschung in einem Video. "Es ist ein Ausgangspunkt für uns, um jetzt wirklich herauszufinden, wie diese Tiere fliegen."
Dies ist auch wichtig für die Weiterentwicklung von fliegenden Drohnen und Robotern, die sich viel mehr wie Vögel als wie Starrflügler bewegen. "Viele Menschen sehen sich die Ergebnisse in der Tierflugliteratur an, um zu verstehen, wie Roboterflügel besser konstruiert werden können", sagt Lentink in der Pressemitteilung. „Jetzt haben wir gezeigt, dass die Gleichungen, die die Menschen verwendet haben, nicht so zuverlässig sind, wie die Gemeinschaft gehofft hatte. Wir brauchen neue Studien, neue Methoden, um diesen Entwurfsprozess viel zuverlässiger zu gestalten. “
