Obi, de papegaai is uitgerust met een kleine bril, trotseert nevel en lasers om onderzoekers te helpen leren wat er gebeurt als een vogel met zijn vleugels klapt.
Onderzoekers weten al lang hoe vliegtuigen vliegen en gebruiken windtunnels om voortdurend nieuwe ontwerpen te testen en bij te werken. Maar dit werkt niet om het klapperen van vogelvleugels te bestuderen, en de meeste suggesties over hoe dit werkt zijn theoretisch. Maar onderzoekers van Stanford University hebben onlangs een manier gevonden om die theorieën op de proef te stellen, meldt Liat Clark voor Wired . De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Bioinspiration & Biomimetics.
Hoofdauteur Eric Gutierrez heeft Obi getraind om door een wolk van aerosoldeeltjes van micronformaat te vliegen, verlicht door een vel lasers. Hierdoor konden de onderzoekers de luchtstromen visualiseren die door Obi's vleugels werden gecreëerd.
"Wanneer de vogel met zijn vleugels klapt, verplaatst hij deze deeltjes", vertelt Chin aan Clark. “In dit vlak kunnen we visualiseren hoe kleine deeltjes bewegen en vervolgens het snelheidsveld berekenen. Op basis van die snelheidsvelden moeten we theoretisch de hefkracht kunnen berekenen die de vogel tijdens de vlucht genereert. ”
Maar er was een complicatie. Vliegen door lasers is niet eenvoudig voor de ogen, dus Gutierrez en werktuigbouwkundige David Lentink ontwierp een speciale bril voor Obi. Ze sneden beschermend plastic uit een veiligheidsbril en plaatsten het in 3D-geprinte sockets beveiligd door veterinaire tape. De bril had ook reflecterende markeringen aan de zijkanten om de snelheid van de papegaai te helpen berekenen, volgens het persbericht.
Eerdere modellen gingen ervan uit dat vogels en vliegende dieren werkten volgens principes die vergelijkbaar zijn met, maar niet precies zoals, vliegtuigvleugels. Met vliegtuigen stroomt lucht over en onder de vleugel waardoor lift ontstaat en in zijn kielzog een draaiende massa lucht wordt geproduceerd die wervelingen worden genoemd, die honderden meters erachter uiteenvallen. Onderzoekers geloofden dat vortices geproduceerd door vogels zich op dezelfde manier gedroegen. Obi's vlucht toonde aan dat dat niet het geval is.
In plaats daarvan breken volgens Clark de door de vogel geproduceerde wervelingen binnen twee tot drie vleugelslagen, en veel dichter bij de vogel en veel gewelddadiger. Ze vergeleken hun metingen met de drie heersende modellen van hoeveel liftvogels produceren met elke vleugelslag. Wat ze ontdekten, is dat geen van de modellen nauwkeurig de lift voorspelde die de vogel genereerde.
"Als je naar het klassieke beeld van dierenvlucht kijkt, denken we altijd dat deze dieren mooie vlotte wervelingen genereren, maar ze blijken eigenlijk veel complexer te zijn, " zegt Lentick in een video waarin het onderzoek wordt uitgelegd. "Het is voor ons een startpunt om er nu echt achter te komen hoe deze dieren vliegen."
Dat is ook belangrijk voor de ontwikkeling van vliegende drones en robots, die veel meer als vogels zullen bewegen dan vliegtuigen met vaste vleugels. "Veel mensen kijken naar de resultaten in de literatuur over dierenvluchten om te begrijpen hoe robotvleugels beter kunnen worden ontworpen", zegt Lentink in het persbericht. “Nu hebben we aangetoond dat de vergelijkingen die mensen hebben gebruikt, niet zo betrouwbaar zijn als de gemeenschap had gehoopt. We hebben nieuwe studies nodig, nieuwe methoden om dit ontwerpproces veel betrouwbaarder te informeren. ”
