Специалисты МФТИ разработали модель, описывающую полет комара, определив его подъемную силу и частоту взмахов крыльев, необходимые для удержания насекомого в воздухе.
Для этой цели была создана специализированная вычислительная модель, которая может послужить основой для создания биоморфных беспилотников, работающих по принципам полета комара. Об этом сообщает «Газета.Ru» со ссылкой на МФТИ.
Изучение способов передвижения животных имеет важное значение для различных научных дисциплин. Конкретно, исследование поведения насекомых может помочь инженерам в разработке беспилотных летательных аппаратов, способных маневрировать в узких пространствах, зависать в воздухе и приземляться на вертикальные и наклонные поверхности.
С целью изучения этих вопросов группа российских исследователей разработала новую компьютерную модель для симуляции полета комаров. Эти насекомые имеют одну из самых уникальных техник генерации подъемной силы.
Их полет состоит из двух типов колебательных движений: вращательных и взмаховых. Крылья комара выполняют частые колебательные движения с небольшой амплитудой (около 400). При этом, в финальной фазе каждого движения вверх и вниз, крыло несколько закручивается, что создает дополнительные вихревые потоки и усиливает вертикальную подъемную силу.
«В процессе нашей работы была разработана детализированная математическая модель, описывающая движение насекомого в воздушной среде. Эта модель позволяет не только определить, как именно маленький организм колеблет свои крылья, но и понять динамику воздушного потока вокруг него. В результате алгоритм способен создать соответствующие поля давления и рассчитать подъемную силу», — сообщил «Газете.Ru» ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории нейробиоморфных технологий МФТИ и заведующий кафедрой нейротехнологий ННГУ Виктор Казанцев.
В частности, с помощью новой модели была определена частота взмахов крыла, необходимая для того, чтобы насекомое могло зависать в воздухе. Согласно выводам исследователей, эта частота составляет 800-820 циклов в секунду. Полученные результаты совпали с ранее проведенными экспериментальными измерениями, подтвердив предсказательную точность предложенных алгоритмов.
«Форма крыла комара достаточно проста. Это позволяет применять полученные расчеты в качестве основы для создания более сложных моделей. К примеру, таких, которые иллюстрируют полет птиц, чьи верхние конечности изменяют свою геометрию во время взмаха», — поделился Виктор Казанцев.
