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鸥翼的风洞测试可用于设计更高效的飞行器

文章作者:优博时时彩平台开户发布时间:2020-01-16浏览次数:1859

不列颠哥伦比亚大学(UBC)动物学家与U of T Engineering航空专家Philippe Lavoie教授之间的独特合作,为海鸥如何配置其翅膀形状(称为机翼变形)以稳定其飞行提供了新的见解。这些发现可用于设计更高效的飞机,包括用于农业或环境监测的高空无人机。

虽然滑翔机稳定飞行路径的能力与其产生升力的能力同样重要,但已完成相对较少的鸟类飞行稳定性定量研究。这是UBC研究员Christina Harvey,Vikram Baliga教授和Doug Altshuler教授在多伦多航空航天研究所(UTIAS)风洞实验室领导Lavoie。

研究人员测量了12种不同机翼形状的升力和阻力,所有机翼的肘部和肩部角度略有不同。他们通过简单地调整鸥的肘关节来确定 - 向外或向内扩展它的翅膀 - 海鸥能够过渡到各种翼形以稳定滑翔。飙升时,机翼完全伸展,形状更圆润,增加了稳定性。当起飞或着陆时,它们更嵌入并且具有更平坦的形状。

“如果你可以改变机翼的形状,你可以在需要更多耐力时创造更稳定的配置和更低的阻力,”Lavoie说。 “海鸥可以使用上升气流来增加高度,因此他们不必为了节省能量而翻动翅膀。但如果他们需要快速操纵,例如潜水,他们可以改变机翼的形状。“

研究海鸥如何使用机翼形状进行长距离飞行和控制飞行对于Lavoie尤其有用,因为它有可能为未来的飞机设计提供信息,包括固定翼无人机(UAV),也称为无人机。

“变形的优势在于你在飞行过程中不需要笨重的控制面,因此你可以通过飙升更容易地使用能量收集,”Lavoie说。他想象固定翼无人机可以在热的上升气流上滑行,因为他们扫描管道中的缺陷,在大型农场寻找干旱或作物病害的迹象,或监测驯鹿群的移动。固定翼无人机也可用于追踪森林火灾的范围和演变。

“生物启发研究的想法是试图了解大自然如何做到这一点,因为它有数百万年的时间适应某些条件,”Lavoie说。 “一旦我们这样做,我们就可以看出是否有我们可以为我们的设计选择的元素。”

研究人员还强调了跨学科研究的益处和重要性。

“与Lavoie教授合作是一次很棒的经历,他的经验和知识是该项目不可或缺的一部分。 UTIAS风洞的研究是这项工作的关键部分,“哈维说。 “我期待继续将工程工具和专业知识与生物学问题结合起来,以便我们更好地了解鸟类飞行。”

“这是一个非常有趣的项目,从不同领域获得这些不同的机会总是好的,”Lavoie补充道。 “它让事情变得新鲜,让你从不同角度思考问题。”

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