Fledermäuse inspirieren seit mehr als einem Jahrhundert das Design fliegender Fahrzeuge. Jetzt wird die neue Computermodellierung der Fledermausflügel und ihrer Flugmuster die nächste Generation des Flügeldesigns inspirieren.
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Forscher aus der Universität von British Columbia und National University of Singapore haben ein umfassendes 3D-Computermodell für Fledermausflügelschläge entwickelt, das Drohnen- und Flugzeugkonstrukteuren dabei helfen könnte, flinkere Fahrzeuge zu entwickeln.
Das Modell bietet nie zuvor gesehene Einblicke in die Flugschlagmechanismen von Fledermäusen. Diese Informationen könnten der Schlüssel zu einer neuen Ära des Luftfahrtdesigns sein. Das High-Fidelity-Modell ist skalierbar und kann von Designern und Designern verwendet werdenIngenieure gleichermaßen.
Fledermausflügel biegen sich und passen sich den Luftbedingungen an
„Fledermäuse können auf engstem Raum durch enge Räume navigieren und Windböen mit scheinbarer Leichtigkeit überwinden“, sagt Rajeev Jaiman, leitender Autor der Studie und Professor für Maschinenbau an der UBC.
„Wenn wir verstehen, wie sie das tun, was sie tun, können wir möglicherweise Fluggeräte entwickeln, die effektiver arbeiten als zuvor, auch in Notsituationen und militärischen Situationen.“
Schlagflügelkonstruktionen haben sich für Menschen als schwierig zu meistern erwiesen, bieten jedoch viele Vorteile des Starrflügelfluges. Schlagflügel sind leiser und bieten eine größere Manövrierfähigkeit, haben sich jedoch als schwierig auf Maschinen im menschlichen Maßstab zu übertragen erwiesen.
Model läutet eine neue Ära im Flugdesign ein
Insbesondere Fledermäuse haben eine unglaubliche Anpassungsfähigkeit und Effizienz dank der membranbasierten Flügel, die weitaus dynamischer sind als andere Flügel, wie sie beispielsweise bei Insekten oder Vögeln zu finden sind.
Das hoch entwickelte Modell zeigt detailliert, wie sich Fledermausflügel beim Fliegen drehen und drehen, auf den Luftstrom reagieren und Auftrieb, Schub und andere mit dem Flug verbundene Kräfte erzeugen.
Frühere Modelle von Fledermausflügeln waren zu stark vereinfacht oder unvollständig, um als echte Ressource für Ingenieure und Designer zu dienen. "Fledermausflügel sind elastische Strukturen, die aus vielen verschiedenen Teilen bestehen und auf sehr variable und aerodynamisch komplexe Weise mit Luft interagieren", sagt erJaiman.
Nächster Schritt: KI und Anwendung
„Unser Framework spiegelt die wichtige Flugdynamik wider und könnte als Werkzeug für das Design und die Optimierung flexibler Schlagflügel in Luftfahrzeugen dienen.“
Während Insekten- und Vogelflugmuster in der Vergangenheit untersucht wurden, bieten sie eine weniger robuste Plattform für die Skalierung auf vom Menschen konstruierten Flug. Insektenflügel sind in der Regel durch ihre Größe begrenzt, während die Hohlheit der Vogelknochen die aktuelle Luftfahrt vor Herausforderungen stellt.
Die Studie des Forschers wurde in Computers & Fluids veröffentlicht.