Aerodinamični veščci

Nočni metulji iz družine somračnikov dosegajo le polovice maksimalne hitrosti, ki jih predvidevajo teoretične napovedi na podlagi leta ostalih žuželk in ptičev. Študija ameriške znanstvene skupine, objavljena v reviji Physical Review Fluids, je vzrok za počasne hitrosti letenja iskala z visokohitrostnimi posnetki in računalniškimi simulacijami leta somračnikov.

Z vidika inženirstva in robotike sta najzanimivejša načina letenja lebdenje in let naravnost naprej. Dosedanje raziskave gibanja kril čmrljev so pokazale, da imata med lebdenjem tako zamah s krili navzgor kot zamah navzdol enak prispevek k vzgonu. Ko začne žuželka leteti naprej, se nagne bolj vzporedno s smerjo gibanja. Vzgon za tak let prispeva le zamah s krili navzdol. Podobno ugotovitev so pokazali rezultati študij kolibrijev, pri katerih med hitrim letom naravnost celoten vzgon dobijo z zamahi kril navzdol. Primerjavo s kolibriji je znanstvena skupina izpostavila zaradi njihove primerljive velikosti z nočnimi metulji. Pri osebkih enake velikosti in mase so metulji namreč dosegali do polovice manjše najvišje hitrosti kot kolibriji.

Eksperimentalni del raziskave so znanstvenice in znanstveniki opravili v vetrovniku oziroma vetrnem tunelu z visokohitrostnimi kamerami, kar je omogočilo tridimenzionalne posnetke somračnikov. Posamezne metulje so postavili v ena cela dva metra dolg vetrovnik s presekom šest decimetrov in jim na koncu nastavili umetno rožo z mešanico vode ter medu. Sprva so posneli njihovo lebdenje, nato pa postopno višali hitrost vetra v tunelu do končnih štirih metrov na sekundo. S posnetki metuljev so ustvarili tridimenzionalni model leta nočnega metulja, ki so ga uporabili za nadaljnje računalniške simulacije in primerjavo z eksperimentalnimi rezultati.

Raziskovalna skupina je ugotovila, da se metulj med lebdenjem postavi skoraj navpično. K vzgonski sili tako doprineseta tako zamah navzgor kot zamah navzdol. Toda ko prične leteti naprej, se metulj nagne vodoravno glede na smer leta, kar zmanjša upor, zamah navzdol pa prispeva ves vzgon, ki ga potrebuje za let. Pri majhnem nagibu metulja glede na smer leta zamah kril navzgor povzroči negativni vzgon, ki postaja z večanjem hitrosti vedno večji. To mora žuželka uravnovesiti z večjo vzgonsko silo pri zamahu navzdol. Najvišja hitrost leta metuljev je pet metrov na sekundo, pri višjih hitrostih pa krila ne morejo proizvesti dovolj vzgona. Raziskovalna skupina zaključuje, da omejitev letenja veščcev [véščcev] poudarja pomen prilagodljivih kril letečih vretenčarjev za doseganje visokih hitrosti.

Aerodinamiko metuljev je opazovala Tina.

Slika je vzeta iz obravnavane študije.