Новое исследование объясняет, как птицы в стае экономят свои силы. Аэродинамическая модель продемонстрировала, что волнообразный след от ведущей птицы снижает необходимость ведомых создавать тягу. Понимание принципов полета клином может быть применено для управления роев дронов.
Ученые из Университета Брауна раскрыли механизм, позволяющий птицам экономить энергию во время полета клином. Новая аэродинамическая модель показала, что птицы в стае снижают необходимую для полета мощность примерно на 11% благодаря уменьшению амплитуды взмахов крыльями.
Исследование, результаты которого опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, было осуществлено Оливией Померенк и профессором Кеном Бройером. Их работа сосредоточилась на северном лысом ибиcе — виде, который естественным образом летает в V-образном строе. Разработанная ими компьютерная модель имитировала полет одной птицы, следящей за другой, находящейся впереди и сбоку, в классическом оптимальном положении для построения.
Основной вопрос заключался в том, как именно восходящий поток воздуха от ведущей птицы помогает ведомой. Модель, созданная покадрово с использованием данных высокоскоростных камер, продемонстрировала, что волнообразный след от крыльев лидера снижает потребность ведомой птицы в создании тяги. Это позволяет ей реже размахивать крыльями, что приводит к экономии энергии.
«В частности, для этого конкретного вида птиц мы наблюдаем амплитуду взмаха, которая составляет примерно 70% от той, что была бы, если бы птица летела одна», — отметила научный сотрудник Оливия Померенк.
Открытие ученых имеет значение не только для орнитологии. Как отмечает профессор Бройер, понимание обнаруженных принципов может оказать помощь в управлении роев беспилотников, которые используются в сельском хозяйстве или для тушения пожаров.
Кроме того, новая математическая модель взаимодействия двух птиц может быть интегрирована в более крупные системы, учитывающие социальную динамику. Это поможет исследователям лучше понять, как формируются и поддерживаются крупные скопления птиц в природе. Ученые подчеркивают, что их подход позволил избежать упрощений предыдущих моделей, рассматривающих птиц как самолеты, а также хаоса реальных полевых наблюдений, сведя проблему к последовательности моментальных снимков гидродинамики.
Фото: hi-tech.mail.ru