Forskere udvikler små luftbiler med innovative flappende vinger baseret på naturlige insekters.
Forskning ved University of Oxford spiller en nøglerolle i udviklingen af biler med insektsstørrelse med mikrokameraer, der er egnede til forskellige formål som hjælp i nødsituationer, der anses for for farlige for mennesker eller lynlås til at udføre skjult militærovervågning.
Kunne dette være det nye look af overvågning om 20 år? Billedkredit: robynejay
Richard Bomphrey, Zoologisk Institut, leder denne forskning, der skaber ny indsigt i, hvordan insektvinger har udviklet sig i de sidste 350 millioner år:
Naturen har løst problemet med, hvordan man designer miniatureflyvningsmaskiner. Ved at lære disse lektioner vil vores fund gøre det muligt at aerodynamisk konstruere en ny race af overvågningskøretøjer, der, fordi de er så små som insekter og også flyver som dem, fuldstændigt smelter ind i deres omgivelser.
I øjeblikket er de mindste moderne avancerede ubemannede overvågningsvogne med fast ving rundt om en fod bred. Inkorporeringen af flappende vinger er hemmeligheden bag at gøre de nye designs ekstra små.
For at opnå flyvning kræver ethvert objekt en kombination af tryk og løft. I menneskeskabte fly er to separate enheder nødvendige for at generere disse: motorer giver tryk og vinger giver løft. Dette begrænser muligheden for at miniaturisere flyvemaskiner.
Men et insektes flappende vinger kombinerer både tryk og løft. Hvis menneskeskabte køretøjer kunne efterligne denne mere effektive tilgang, ville det være muligt at opskalere flyvemaskiner til meget mindre dimensioner end i øjeblikket er muligt.
Naturen har løst problemet med, hvordan man designer miniatureflyvningsmaskiner, siger forsker Richard Bomphrey. Billedkredit: Joi
Bomphrey sagde, at det at undersøge forskellene mellem design af insektvinge er et centralt fokus i hans gruppes arbejde. Økologiske forskelle har ført til en række vingedesign til forskellige opgaver:
Bier er lastløftere, et rovdyr som en Dragonfly er hurtigt og manøvrerbart, og væsener som græshopper skal række over store afstande. Undersøgelse af forskellene mellem insektfløjdesign er et centralt fokus i vores arbejde.
Bomphrey forklarede, hvordan han ville anvende denne viden på små flyvemaskiner:
betyder, at nye køretøjer kan tilpasses, så de passer til bestemte anvendelser, lige fra at udforske fjendtligt terræn, kollapsede bygninger eller kemiske spild til at give forbedret tv-dækning af sport og andre begivenheder.
Billedkredit: Aitor Escauriaza
Nøglen til arbejdet er beregningen af luftstrømningshastigheder omkring insektvinger. Dette opnås ved at placere insekter i en vindtunnel, pode luften med en lys tåge og belyse partiklerne med pulserende laserlys - ved hjælp af en teknik kaldet partikelbillede velocimetry.
Holdets banebrydende arbejde har tiltrukket sig opmærksomheden fra NATO, den amerikanske luftvåben og Det Europæiske Kontor for Luftfartsforskning og -udvikling. Forskningen forventes at frembringe fund, der kan bruges af forsvarsindustrien inden for 3-5 år, hvilket fører til udvikling og udbredt udbredelse af flyvemaskiner med insektstørrelse inden for 20 år.
Bomphrey sagde:
Dette er blot endnu et eksempel på, hvordan vi kan lære vigtige erfaringer fra naturen. Små flyvende maskiner kan give den perfekte måde at udforske alle slags mørke, farlige og beskidte steder.
Det grundlæggende mål med arbejdet er at undersøge, hvordan naturlig udvælgelse har påvirket designet af insektvinger, og hvordan disse design er blevet påvirket af lovene om aerodynamik og andre fysiske begrænsninger. Bomphrey sagde:
Evolution har ikke slået sig ned på en enkelt type insektfløjdesign. Vi sigter mod at forstå, hvordan naturlig valg førte til denne situation. Men vi vil også undersøge, hvordan menneskeskabte køretøjer kunne overskride de begrænsninger, der er pålagt af naturen.
Bundlinje: Richard Bomphrey, University of Oxford, undersøger udviklingen af små fly på størrelse med insekter og bruger insektlignende vinger til forskellige formål, herunder overvågning.