Математик придумал теорию птичьих крыльев

Крыло обыкновенной сизоворонки

Изображение: Wikimedia Commons

Ник Мур, математик из Университета Флориды построил математическую модель, позволяющую подобрать оптимальную гибкость для крыла летающего или подводного дрона, аналогичного птице или дельфину. Одним из результатов работы автора оказалось то, что придание неравномерной эластичности крылу может значительно увеличить его тягу в сравнении с однородным материалом. Исследование опубликовано в журнале Physics of Fluid, а краткое изложение результатов приводит пресс-релиз Университета Флориды.

Мур попытался найти баланс между эластичностью и жесткостью у плоских машущих крыльев. По словам математика, иногда некоторая гибкость может существенно увеличить их эффективность, но слишком мягкий материал будет наоборот снижать ее. Затем, используя математическое моделирование на обыкновенном компьютере, автор проанализировал, как меняется тяга крыльев при использовании неоднородного материала. При этом неоднородность рассматривалась вдоль направления движения крыла (от передней части к задней)

Оказалось, что если сконцентрировать жесткость крыла у его задней части, дав возможность фронтальной части быть достаточно гибкой, то можно добиться увеличения тяги на 36 процентов. Автор отмечает, что этот результат не совпадает с недавним исследованием, показавшим, что крылья и плавники животных обладают переменной эластичностью в направлении от основания к концу крыла с повышенной гибкостью у конца. Это может быть связано с тем, что эволюция оптимизирует не тягу крыла, а его общую эффективность или же с некими биологическими ограничениями. 

Другим объяснением разницы между моделированием оптимального крыла и ситуацией в животном мире может быть фундаментальная разница в том, как влияют на тягу крыла хордовая или фронтальная разность в эластичности. Это автор планирует исследовать с помощью дальнейших тестов, предполагающих трехмерные модели крыльев.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.