올빼미와 벌새의 날개가 무인 항공기, 풍력 터빈 및 기타 기술에 영감을주는 방법

올빼미와 벌새의 날개가 무인 항공기, 풍력 터빈 및 기타 기술에 영감을주는 방법 벌새는 근골격계 구조의 진화적인 특징 덕분에 옆으로 그리고 뒤로 날 수있는 유일한 새들입니다. (Shutterstock)

진화는 최고의 발명가입니까? 수억 년의 작업과 자연 세계를 캔버스로 사용하면 그렇게 보일 것입니다.

사막의 물을 담은 낙타에서부터 바다의 오래 비행하는 알바트 로스에 이르기까지 진화는 동물이 생존하고 번창하도록 돕는 능력을 형성했습니다.

저의 대학원 연구는 진화론에서 가장 인상적인 발명품을 탐구합니다. 그 중 많은 것들이 조류에서 발견 될 수 있습니다. 구체적으로, 나는 조류 비행 행동과 체질량, 날개 크기, 종 관련성 및 기타 생물학적 특성 간의 관계가 우리가 많은 종에서 볼 수있는 사치스러운 비행을 생성하도록 어떻게 진화했는지 연구합니다.

이 발명품은 우리의 디자인을 일상 기술에 적용하기 위해 연구 할 정도로 특별합니다.

예를 들어, 벌새의 신속하고 정확한 비행을 통해 복잡한 조작이 가능한 비행 장치를 개발할 수 있습니다. 또는 조용하고 효율적인 풍력 터빈의 설계를 알려주는 올빼미의 은밀한 비행. 두 경우 모두, 생체 모방은 우리의 현재 기술을 디자인하고 개선하기 위해 자연 발명에서 영감을 얻습니다.

정확한 기동

벌새는 세계에서 가장 작은 새 중 일부입니다. 그들은 비교적 큰 날개를 가진 작고 가벼운 몸통을 가지고있어 놀라운 정밀도로 놀랍도록 빠르게 비행 할 수 있습니다. 그러나 많은 종류의 새들이 큰 날개를 가지고 있기 때문에 벌새가 놀라운 조종성과 관련하여 무엇이 다른가?

비밀은 근육과 뼈 안에 있습니다.


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벌새 비행 중 지속적으로 날개를 빠르게 날리려면 큰 날개 근육이 필요합니다.높은 날개 비트 주파수라고합니다. 높은 날개 박동 빈도를 통해 벌새는 특히 여름에 꽃과 뒷마당 모이통을 방문 할 때 독특한 호버링 비행을 수행 할 수 있습니다.

비행 중에 벌새의 슬로우 모션 비디오.

벌새 필요 지속적으로 비행하는 많은 양의 에너지 음식을 모 으세요. 또한, 긴 가슴 뼈의 적응은 날개 근육에 필요한 완벽한 표면입니다. 가슴 뼈의 표면이 클수록 더 많은 근육을 연결할 수 있습니다.

떠오르 기 위해 벌새는 그림 XNUMX의 모양으로 날개를 펄럭입니다. 이 날개 비트 스타일은 짧아 진 팔뼈에서 연속적인 "손목 튕김" -다른 조류 종에서는 볼 수없는 독특한 특성. 벌새의 근육과 뼈가 함께 움직여서 호버링과 옆으로 그리고 뒤로 비행 할 수 있습니다. 최고 속도 50km / hr.

과학자들은 벌새의 근육과 뼈가 어떻게 결합하여이 작은 새에서 빠르고 정확한 비행을 하는지를 살펴 보았을 때 동일한 메커니즘을 조작 할 수 있는지에 관심을 갖게되었습니다.

이 영감의 예는 AeroVironment의 Nano Hummingbird, 미국 국방 고급 연구 프로젝트 기관의 프로토 타입으로 개발. Nano Hummingbird는 벌새의 비행을 모방하여 민첩하고 조종 가능한 가장자리를 얻는 드론 장치입니다.

이 드론은 연결할 수없는 위치에 액세스하고 연결된 비디오 카메라를 통해 정보를 수집 할 수 있습니다. 벌새 비행의 정확성과 일상적인 의미에 대한 더 많은 연구를 통해 자연적으로 미지의 영토를 효과적으로 조사 할 수있는 드론이 이전에 생각했던 것보다 빨리 일어날 수 있습니다. 이러한 드론 발전은 날씨 모니터링, 소포 배송 및 영화 촬영에 적용 할 수 있습니다.

조용한 비행

야간 포식자로서 올빼미는 먹이를 성공적으로 포착하기 위해 조용한 사냥 전술에 의존합니다. 비행 중에 이륙하려면 지상에서 내리기 위해 많은 양의 리프트 힘이 필요하며 대기 중에 머 무르려면 더 많은 에너지가 필요합니다. 그러나이 리프트 힘을 생성하려면 올빼미가 큰 날개를 펄럭 여야합니다. 이렇게 큰 날개를 펄럭이면 많은 소음이 발생하여 은밀한 목적을 무너 뜨릴 것이라고 생각할 수 있습니다. 그러나 그렇습니까?

비행 중에는 새의 날개가 공중에서 난기류를 만들어 익숙한 날개 소리가납니다. 그러나 올빼미는 비행 중 소음을 줄이는 놀라운 메커니즘을 발전시켜 왔습니다. 비밀은 깃털 구조 안에 있습니다.

올빼미가 왜 그렇게 조용히 비행하는지 조사하는 BBC Earth 실험.

부엉이 날개는 앞날을 따라 톱니 모양의 날카로운 모서리를 가진 깃털을 가지고 있으며 비행 중에 공기와 접촉합니다. 이들 톱니 모양은 일반적으로 바람 소리를 일으키는 기류를 차단합니다.비행 중에 발생하는 소음을 줄입니다. 날개 뒤쪽으로 공기가 흐르면 페더 끝의 가장자리와 같은 프린지 모양의 구조가 난류를 빠르고 효과적으로 분산시켜 소음을 더욱 줄입니다. 활공 비행과 함께이 두 깃털 구조는 올빼미의 조용한 사냥에 크게 기여합니다.

올빼미의 조용한 비행 적응에서 페이지를 가져 와서 연구원들은 비슷한 난류 파괴 구조를 사용하려고합니다. 풍력 터빈과 팬에서 발생하는 소음을 줄이고 효율성을 향상시킵니다..

올빼미의 조용한 깃털 적응을 현대 터빈 기술에 적용하면 풍력 에너지를보다 효율적으로 변환 할 수 있으며 자연과 기술 세계를 통합하는 것이 얼마나 효과적인지 강조 할 수 있습니다.

표면 긁힘

벌새와 올빼미 비행의 적응은 단지 자연의 발명품 표면을 긁습니다. 딱따구리에서 영감을 얻은 뇌진탕 방지 기술, 킹 피셔 부리 모양의 기차 디자인 및 화려한 새 깃털의 구조에 영향을받는 레이저 기술에서 추가적인 형태의 생체 모방이 발견 될 수 있습니다.

자연이 기술의 발전에 어떻게 영향을 미쳤는지, 지구상에서이 놀라운 자연 시스템을 계속 탐색하는 것이 중요하다는 것을 알 수 있습니다.대화

저자에 관하여

Ilias Berberi, PhD 학생, 생물학, 칼턴 대학

이 기사는에서 다시 게시됩니다. 대화 크리에이티브 커먼즈 라이센스하에 읽기 원래 기사.

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