Группа ученых из Великобритании и Германии смогла установить последовательность движений крыльев стрекоз, которая позволяет им добиваться максимальной эффективности полета. Для решения поставленной задачи исследователи сконструировали стрекозу-робота. Результаты своей работы ученые опубликовали в журнале Journal of the Royal Society Interface.
Стрекозы известны своей техникой высшего пилотажа: они способны мгновенно изменять направление полета, зависать в воздухе, лететь с очень высокой или, наоборот, низкой скоростью. При полете стрекозы используют две пары крыльев, причем каждое крыло может двигаться независимо. У других насекомых с четырьмя крыльями движения переднего и заднего крыльев синхронизированы таким образом, что конечный эффект аналогичен использованию одной пары.
Ранее разработанные компьютерные модели показали, что использование четырех крыльев позволяет стрекозам виртуозно управлять полетом, однако требует от них больших физических затрат. Исследователи из Ульмского университета в Германии и Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне решили выяснить, так ли это.
Для проведения эксперимента ученые сконструировали стрекозу-робота, которая была помещена в минеральное масло. Через масло пропускали газ: поднимающиеся пузырьки моделировали движения воздуха вокруг крыльев при полете. В основании крыльев механической стрекозы были помещены датчики, которые измеряли силу, необходимую для поднятия или опускания крыла. Благодаря роботу ученые смогли проверить огромное количество возможных последовательностей движения передних и задних крыльев. Подобный эксперимент невозможно провести на живой стрекозе.
Исследователи установили, что при использовании большинства алгоритмов движений наличие четырех крыльев не дает насекомым преимущества. Однако в одном случае дополнительная пара крыльев позволяла повысить эффективность работы крыльев стрекоз на 22 процента по сравнению с двукрылыми насекомыми. Когда заднее крыло робота проходило одну четвертую всего пути, оно "улавливало" поток воздуха от движения переднего крыла и "отталкивалось" от него.
Результаты ученых могут быть использованы в технике. Инженеры уже заимствовали у стрекоз некоторые приемы, например, для конструирования военных вертолетов.