Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о формировании полета птиц. Для построения военных самолетов см. Формирование Vic .
Евразийские журавли в V-образной формации.
(видео) Птицы летают V-образным строем

Образование V является симметричной V-образный формирование полета полетов гусей , лебедей , уток и других мигрирующих птиц , повышение их энергоэффективности. Обычно крупные птицы летают в таком строю, так как более мелкие птицы создают более сложные ветровые потоки, которыми трудно воспользоваться птицам в спине. [1] V-образные формы также улучшают топливную экономичность самолетов и используются в военных полетах.

Аэродинамика [ править ]

Возможно, V-образная форма повышает эффективность полетов птиц, особенно на длинных миграционных маршрутах. [2] Это позволяет птицам принять на себя подъемную силу восходящего потока из-за вихрей на концах крыльев птицы-лидера. [3] [1] Приливная волна помогает каждой птице выдерживать собственный вес в полете, точно так же, как планер может подниматься или удерживать высоту неопределенно долго в восходящем воздухе. Ученые подозревают, что птицы могут найти место, где подъем наиболее желателен, либо визуально, либо ощущая потоки воздуха своими перьями. [1]

Предыдущие исследования показали, что птицы могут использовать менее 20–30 процентов энергии. Согласно статье 1970 года, в V-образной группировке из 25 членов каждая птица может добиться уменьшения индуцированного сопротивления и, как результат, увеличить дальность полета на 71%. [4] В исследовании Nature 2001 года исследователи использовали трекеры на пеликанах и пришли к выводу, что у пеликанов, летающих в одиночку, частота сердечных сокращений выше, и они чаще машут крыльями по сравнению с пеликанами, летящими в V-образной формации. [5]

Летные характеристики [ править ]

В V-образной форме некоторые птицы предпочитают летать слева, некоторые - справа, а некоторые - по центру. [6] Птицы, летящие на концах и спереди, вращаются своевременно циклически, чтобы равномерно распределять усталость от полета между членами стаи. Канадские гуси , утки и лебеди обычно образуют моток в форме буквы V. [7] Таким образом, форма полета изменяется вокруг V-образной формы и не остается постоянной.

Полет в V-образном построении зависит не только от положения, но и от времени взмаха. Птицы позади будут синхронизироваться с взмахами ведущей птицы, чтобы следовать по следу восходящего потока, оставленного птицей впереди. [1] Каждый раз, когда птица летит прямо за другой, она меняет схему взмахов, чтобы противодействовать силе нисходящего потока. [1]

В ходе эксперимента с ибисами исследователи обнаружили, что полет в V-образной форме - это навык, с которым они не были рождены. [6] Когда они впервые летели вместе, они не летали в форме буквы V. Однако со временем они начали учиться летать в этой формации, как если бы они были самоучками или учились, наблюдая за другими ибисами.

Приложения [ править ]

Военный полет [ править ]

Основная статья: Формирование Вика

Форма «V» или «Вик» - это базовая летная форма для военных самолетов во многих ВВС. Форма Vic также обычна в церемониальных эстакадах и полетах на авиашоу .

F-15 ВВС США над Аляской.

Подобное аэродинамическое преимущество пытались использовать инженеры и летчики-исследователи. Воздушный поток от законцовок крыла самолета может создавать восходящую подъемную силу для самолетов позади, обеспечивая более эффективный полет. Научно-исследовательский центр Драйдена НАСА инициировал программу NASA Autonomous Formation Flight , в которой использовалась система приборов для группового полета, которая использует GPS, чтобы позволить летательному аппарату автоматически определять точное местоположение формирования. [8] Целью этой программы была постоянная экономия 10 процентов топлива, а экспериментальные данные показали, что можно достичь 15 процентов. Такое сокращение расхода топлива может также снизить количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду. [8]

Формируется современная команда по высшему пилотажу

Командование воздушной мобильности , на долю которого приходится 20 процентов всего авиационного топлива, потребляемого федеральным правительством Соединенных Штатов, также экспериментирует с изменениями автопилота, чтобы найти лучший компромисс между уменьшенным сопротивлением при «вихревом серфинге» и результирующими «ездовыми качествами» полета. через след другого самолета. [9] [10]

Коммерческий рейс [ править ]

Airbus пытается сократить потребление топлива для коммерческой авиации в рамках своего проекта Fello'fly . [11] Это амбициозная идея по энергосбережению за счет пилотирования двух больших самолетов V-образным строем. «Это очень, очень отличается от того, что военные назвали бы групповым полетом», - сказала д-р Сандра Бур Шеффер, генеральный директор Airbus UpNext. Поскольку большие летательные аппараты на высокой скорости создают огромные вихри на своих крыльях, два самолета будут лететь на расстоянии примерно 1,5–2 миль друг от друга, рядом с плавным восходящим потоком. Таким образом можно значительно сэкономить топливо без ущерба для комфорта пассажиров.

Испытательные полеты были выполнены с использованием двух самолетов А350, и результаты показали, что для второго самолета за рейс можно сократить расход топлива на 5–10 процентов. Этот процент на рейс означает несколько тонн авиакеросина и выбросы углекислого газа . [11] Тем не менее, операционные и финансовые проблемы и сбережения между авиакомпаниями должны быть решены, так же как графики данных о местоположении и высоте для самолетов с аналогичными маршрутами, чтобы летать вместе. [11]

Птицы, летающие в V-образной формации [12] [ править ]

Этот список не является исчерпывающим, так как он не охватывает всех птиц, летающих в форме буквы «V».

  • Гуси
  • Лебеди
  • Чайки
  • Краны
  • Пеликаны
  • Бакланы
  • Ибис
  • Утки

Прошлые исследования и выводы [ править ]

  • Визельсбергер (1914) : он был аэродинамиком, который первым предположил, что формация может дать птицам аэродинамическое преимущество. Из принципов аэродинамики он знал, что птицы создают аэродинамическую / подъемную силу Бернулли из-за восходящей и нисходящей струи по краям крыльев. Он предположил, что птицы, летящие в форме буквы V, используют потоки соседних птиц, чтобы уменьшить индуцированное сопротивление и, следовательно, сохранить энергию в полете. [13] [14]
  • Гамильтон (1967) : Он утверждал, что ступенчатое построение птиц дает преимущество для визуального общения с соседними птицами. В то же время он также обеспечивает четкое поле обзора во время полета. [15] [14]
  • Лиссаман и Шолленбергер (1970) : Их эксперименты проводились с целью дать количественное приближение сэкономленной энергии. В ходе своего исследования они пришли к выводу, что группа из 25 птиц может увеличить диапазон птиц до 71% по сравнению с одной птицей. [4]
  • Уиллис и др. (2007) : Он стремился изучить экономию энергии в полете в отношении позиционирования и соотношения фаз взмахов крыльев между двумя соседними птицами. Результаты показали, что оптимальное взмахивание крыльев каждой птицы позволяет сэкономить до 20% энергии. [16]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c d e WaldronJan. 15, Патрисия; 2014; Вечер, 13:45 (15.01.2014). «Почему птицы летают V-образным строем» . Наука | AAAS . Проверено 14 марта 2021 .CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  2. ↑ USA Today: «Почему птицы летают в форме буквы V» Трейси Уотсон, 15 января 2014 г.
  3. ^ "Лети, как птица: наконец, объяснение V-образной формации" . BBC News . 2014-01-16 . Проверено 14 марта 2021 .
  4. ^ а б Лиссаман, PBS и Шолленбергер, Калифорния (1970). Формирование полета птиц . Science 168 (3934): 1003–1005 (то же на JSTOR )
  5. ^ "Почему гуси летают в V?" . Библиотека Конгресса, Вашингтон, округ Колумбия 20540 США . Проверено 14 марта 2021 .
  6. ^ a b «Птицы, которые летают в форме буквы V, используют удивительный трюк» . Наука . 2014-01-15 . Проверено 14 марта 2021 .
  7. ^ «Оксфордский словарь: моток» . Проверено 6 января 2019 .
  8. ^ a b "НАСА - Центр летных исследований Драйдена - Комната новостей: Пресс-релизы: АВТОНОМНЫЙ ПОЛЕТ НАСА: СЛЕДУЙТЕ ЗА ЛИДЕРОМ И СОХРАНИТЕ ТОПЛИВО" . www.nasa.gov . Проверено 14 марта 2021 .
  9. ^ Дриннон, Роджер. «« Вихревой серфинг »может быть революционным». Командование воздушной мобильности , 10 октября 2012 г.
  10. ^ Уорик, Грэм. "C-17 s Go Surfing, чтобы сэкономить топливо". Авиационная неделя , 12 октября 2012 г.
  11. ^ a b c Говард Слуцкен. «Почему вскоре могут летать в строю пассажирские самолеты» . CNN . Проверено 14 марта 2021 .
  12. ^ Ньютон, Ян (2007), "Перелетные полет" , Миграция Экология птиц ., Elsevier, стр 45-66, DOI : 10.1016 / b978-012517367-4.50003-6 , ISBN 978-0-12-517367-4, получено 2021-03-14
  13. ^ Wieselsberger, Карл. "Beitrag zur Erklarung des Winkelfluges eineger Zugvogel, Z. Flugtechnik &." Motorluftschiffahrt 5 (1914): 225-229.
  14. ^ a b Баец, Изток Лебар; Хеппнер, Фрэнк Х. (октябрь 2009 г.). «Организованный полет птиц» . Поведение животных . 78 (4): 777–789. DOI : 10.1016 / j.anbehav.2009.07.007 . S2CID 53180059 . 
  15. ^ Гамильтон, WJ (1967). Социальные аспекты механизмов ориентации птиц. Ориентация животных и навигация , 57-71.
  16. ^ Уиллис, Д., Peraire J., & Бройер, К. (2007). Вычислительное исследование полета био-вдохновленных формаций и влияния земли. На 25-й конференции AIAA по прикладной аэродинамике (стр. 4182).

Библиография [ править ]

  • Холмс, Тони. Spitfire vs Bf 109: Битва за Британию . Оксфорд, Великобритания / Нью-Йорк: Osprey, 2007. ISBN 1-84603-190-7 . 

Внешние ссылки [ править ]

СМИ, связанные с формациями V на Викискладе?