Китайские физики проследили за движением крыльев и тела бабочек во время полета, что позволило им раскрыть уникальный физический механизм, который эти насекомые используют для того, чтобы "зависать" в воздухе во время сбора нектара. Данное открытие позволит создать микродроны со схожей способностью, сообщила пресс-служба Американского физического института (AIP).
"Способность зависать в воздухе критически важна для выживания бабочек, в том числе для сбора ими нектара из цветов, а также для уклонений от атак хищников. Раскрытие аэродинамических механизмов, связанных с этой способностью, позволит создать микродроны, способные опылять цветы в теплицах, а также проникать внутрь завалов и зон бедствий и искать внутри них выживших людей", — пояснил доцент Бэйханского университета (Китай) Чжан Яньлай, чьи слова приводит пресс-служба AIP.
Как отмечают Чжан Яньлай и его коллеги по университету, они сделали большой шаг к созданию подобных технологий при наблюдениях за тем, как бабочки обычной белой капустницы (Pieris brassicae) перемещаются в воздухе. Для раскрытия секретов их движения ученые записали несколько роликов при помощи высокоскоростной камеры и проанализировали их при помощи специально обученной системы ИИ, превращающей "плоское" изображение бабочки в 3D-модель.
Используя эту модель, физики просчитали то, как менялись направление и скорость движения капустниц в процессе полета и при их "зависании" в воздухе, а также изучили то, как менялись вырабатываемые их крыльями и телом воздушные потоки при совершении взмахов передними и задними крыльями и при прочих движениях. Это позволило ученым вычислить подъемную силу, вырабатываемую бабочкой, и раскрыть аэродинамические механизмы ее полета.
Проведенные ими расчеты указали на то, что обе пары крыльев вырабатывают два разных набора вихрей, характер взаимодействий которых друг с другом зависит от того, в какую сторону и каким образом наклонено тело бабочки. В частности, при зависании над цветком они наклоняют его под углом в 90 градусов по отношению к горизонту, что уравновешивает порождаемые крыльями силы и позволяет насекомому парить на месте, совершая относительно небольшое число взмахов крыльями.
В этом отношении, как отмечают физики, механизм "зависания" бабочек является уникальным, так как ни другие насекомые, ни птицы не поступают подобным образом. Данный подход, по мнению Чжана Яньлая и его коллег, может быть применен для создания миниатюрных крылатых беспилотников, способных "висеть" над точкой с минимальным уровнем шума. Это позволит использовать их для неинвазивных наблюдений за дикой природой и решения массы других задач, подытожили исследователи.