Parecido a un as volador emplumado con sus gafas protectoras en miniatura y la correa para la barbilla, el loro llamado Obie estaba listo para despegar. A la señal, Obie propulsó al aire, agitó a través de un campo láser infundido con micropartículas y aterrizó en otra percha a tres pies de distancia.
El viaje solo duró tres segundos, pero desafió la precisión de tres modelos aerodinámicos utilizados durante mucho tiempo para predecir el vuelo de los animales. También podría afectar los diseños futuros de drones, robots y vehículos aéreos no tripulados UAV con inspiración biológica, un tema de interésa la Marina y el Cuerpo de Marines de los EE. UU.
Patrocinado por la Oficina de Investigación Naval ONR, los investigadores de la Universidad de Stanford encontraron una nueva forma de medir con precisión los vórtices, patrones circulares de aire giratorio, creados por las alas de las aves durante el vuelo. Los resultados arrojan mayor luz sobre cómoEstas criaturas producen suficiente sustentación para volar.
"Uno de los avances recientes más emocionantes en la comprensión de los animales voladores ha sido el uso de nuevas tecnologías como esta para recopilar todo tipo de datos en condiciones de vuelo libre", dijo Marc Steinberg, gerente del programa ONR que supervisa la investigación ".Podemos aprender lo que realmente está sucediendo, la biología y la física, y aplicarlo para crear vehículos aéreos no tripulados capaces de navegar en entornos desafiantes como debajo de una espesa cubierta forestal o a través de cañones urbanos ".
Dirigido por el Dr. David Lentink, el equipo de Stanford probó tres modelos comúnmente utilizados para estimar la cantidad de elevación que generan las aves y otros animales voladores cuando vuelan.
Primero, hicieron que Obie y otros loros volaran varias veces a través de un campo láser que parpadea 1,000 veces por segundo, iluminando partículas de aerosol no tóxicas del tamaño de una micra una milésima de milímetro.
Cuando Obie se movía por el campo, las partículas de niebla delgada se movieron alrededor de las puntas de sus alas y fueron fotografiadas por cámaras de súper alta velocidad, creando una nueva imagen de los vórtices a raíz de un animal volador. Los investigadores de Stanford tomaron estos datos ylo combinó con mediciones obtenidas de otro instrumento, una plataforma de fuerza aerodinámica, inventada en el laboratorio de Lentink con el apoyo de ONR.
"La plataforma es básicamente una báscula ultrasensible que mide la fuerza generada cuando un pájaro despega en una cámara de vuelo especialmente diseñada", dijo Lentink, profesor asistente de ingeniería mecánica.
Luego, los investigadores aplicaron cada uno de los tres modelos prevalecientes a estas nuevas mediciones varias veces. En cada caso, los modelos existentes no pudieron pronosticar la elevación real de los loros.
El problema es que los modelos de larga data se basan en mediciones históricas tomadas unos pocos latidos detrás de un animal volador, lo que resulta en predicciones de que los vórtices de las alas permanecen relativamente congelados con el tiempo, como las nubes hinchadas que se forman y se disipan lentamente al despertar de un aviónLa investigación de Lentink, sin embargo, demuestra que los vórtices de las alas de las aves en realidad se rompen repentina y violentamente, en dos o tres latidos
"Durante mucho tiempo, los ingenieros han analizado la literatura de vuelo de animales para ver cómo las alas robóticas podrían diseñarse mejor", dijo Lentink. "Pero ese conocimiento se basó en modelos inexactos de elevación. Ahora sabemos que necesitamos nuevos estudios y métodospara informar mejor este proceso de diseño. Creo que nuestro método, que mide la fuerza de elevación directamente, puede contribuir a tales mejoras ".
Las futuras etapas de la investigación de Lentink incluirán la aplicación de su nuevo modelo de elevación a los estudios sobre cómo los drones alados y los UAV pueden realizar misiones en entornos difíciles de navegar, como bosques densos. Su trabajo está patrocinado por una Iniciativa de Investigación Universitaria Multidisciplinaria de ONR que se centraen vuelo autónomo no tripulado.
Vea un video sobre la investigación de Lentink: http://www.youtube.com/watch?v=OSAdkAI3hgc
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Oficina de Investigación Naval . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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