Нове дослідження американських вчених показало, що кажани користуються гнучкістю своїх крил для збереження енергії в польоті.
Група вчених з Університету Брауна (США) на чолі з Аттілою Бергоу і Деніелом Ріскіном цікавилася тим, як малюнок руху крил кажанів змінюється залежно від розміру тварин. Дослідження проводилися в аеродинамічній трубі на 27 кажанах шести видів за допомогою високошвидкісної зйомки 1000 кадрів на секунду. Вчені намагалися з'ясувати, як часто відбувалися помахи крилами, на яку довжину витягувалися крила, коли вони опускалися і піднімалися при помаху. Шляхом препарування було підраховано розподіл маси в різних частинах крила тварини. Перші результати вчені опублікували в 2010 році в Journal of Experimental Biology і приступили до подальшого аналізу зібраних даних.
При помаху вгору площа крила зменшується, а разом з цим - опір руху крила в повітрі (в цьому напрямку). Зменшення розмаху досягається завдяки згину в суглобах. При русі вниз крило розкривається як парасолька, площа крила збільшується, підвищується підйомна сила і створюється тяга вперед.
Спостереження і розрахунки показують, що, злегка згинаючи крило при підйомі, кажани використовують тільки 65% від всієї енергії, яку б витратили, залиши вони своє крило в цей момент повністю витягнутим. Кажани мають важкі, м'язисті крила з гнучкими суглобами і використовують цю гнучкість, щоб компенсувати масу крил.
Аналізуючи деталі того як кажани розгортають і згортають крила, викладач екології та еволюційної біології в Університеті Брауна Шарон Шварц припускає, що цей рух виник не випадково, оскільки він енергетично більш вигідний тварині. Команда дослідників визнає, що аеродинаміка відіграє велику роль в енергоефективності польоту. Аттіла Бергоу, фізик, здивувався, дізнавшись, що економія енергії виявилася настільки велика. Тим більше, розрахунки показують, що кажанам дійсно доводиться витрачати багато енергії, щоб вигнути свої крила, а потім випрямити їх знову перед опусканням.
Дослідження польоту кажанів в аеродинамічній трубі і аналіз руху діючих сил на крило в процесі польоту неодноразово проводилися в середині ХХ століття вітчизняними і зарубіжними вченими. Завдяки новому дослідженню вдалося розглянути рух крила в деталях і оцінити енергоефективність польоту.
Крила з пір'ям забезпечують птахам політ на десятки тисяч кілометрів. На відміну від пернатих, які досягли аеродинамічної досконалості, летючим ссавцем доводиться туго, адже без пір'я аеродинамічна якість крила значно нижча. Спосіб польоту кажана яскраво показує, як в результаті еволюції було створено адаптивне крило - що підлаштовується під дію навантажень для оптимізації витрат на здійснення польоту.
На зорі авіації багато конструкторів бачили в крилі кажана реально здійснену конструкцію при тодішньому рівні розвитку техніки і технології. Наприклад, французький конструктор Клеман Адер в кінці XIX століття побудував кілька апаратів «Авіон», які з вигляду нагадують кажанів (один з цих апаратів зараз знаходиться в Музеї мистецтва і ремесел в Парижі).
Авіаконструктори і сьогодні намагаються використовувати деформації крила під впливом аеродинамічних навантажень для оптимізації аеродинамічної якості крилатих літальних апаратів на різних режимах польоту. Дослідження фінансує ВПС США, і вчені сподіваються, що їхня робота допоможе в майбутньому
. На фото: 1-3) Крила кажанів м'язисті, з численними суглобами. 4) апарат «Авіон» у паризькому Музеї мистецтва і ремесел
. Рух крила кажана в польоті можна подивитися тут: http://news.brown.edu/