不列颠哥伦比亚大学(UBC)动物学家和U of T Engineering的航空专家Philippe Lavoie教授之间的独特合作提供了关于海鸥如何配置其翅膀形状(称为机翼变形)以稳定其飞行的新见解。这些发现可用于设计更高效的飞行器，包括用于农业或环境监测的高空无人机。
虽然滑翔鸟的稳定飞行路径的能力与其产生升力的能力同样重要，但是已经完成了相对较少的鸟类飞行稳定性定量研究。这就是UBC研究人员Christina Harvey，Vikram Baliga和Doug Altshuler教授带领Lavoie在多伦多大学航空航天研究所(UTIAS)的风洞实验室。
研究人员测量了12种不同机翼形状的升力和阻力，所有机翼的肘部和肩部角度略有不同。他们确定通过简单调整鸥的肘关节 – 向外或向内扩展其翅膀 – 海鸥能够过渡到各种各样的翼形以稳定滑翔。飙升时，机翼完全伸展，形状更圆润，增加了稳定性。起飞或降落时，它们更多地嵌入并且具有更平坦的形状。
“如果你可以改变机翼的形状，你可以在需要更大耐力时创造更稳定的配置和更低的阻力，”Lavoie说。“海鸥可以使用上升气流来增加海拔高度，因此他们不必为了节约能量而扇动翅膀。但是如果他们需要快速操纵，比如潜水，他们可以改变机翼的形状。目的。”
研究海鸥如何使用机翼形状来长距离飞行并控制飞行对于Lavoie特别有意义，因为它有可能为未来的飞机设计提供信息，包括固定翼无人机(UAV)，也称为无人机。
“变形的好处在于你在飞行过程中不需要笨重的控制面，因此通过飙升可以更容易地利用能量收集，”Lavoie说。他想象的固定翼无人机可以在热上升气流上滑行，因为它们扫描管道中的缺陷，在大型农场寻找干旱或作物病害的迹象，或监测驯鹿群的运动。固定翼无人机也可用于追踪森林火灾的范围和演变。
“生物启发研究的想法是试图理解大自然如何做到这一点，因为它有数百万年的时间适应某些条件，”Lavoie说。“一旦我们这样做，我们就可以看出是否有我们可以为自己的设计选择的元素。”
研究人员还强调了跨学科研究的益处和重要性。
“与Lavoie教授合作是一次很棒的经历，他的经验和知识是该项目不可或缺的一部分。在UTIAS风洞进行研究是这项工作的关键部分，”Harvey说。“我期待继续将工程工具和专业知识与生物学问题结合起来，以便我们更好地了解鸟类飞行。”
“这是一个非常有趣的项目，从不同的领域获得这些不同的机会总是很好，”Lavoie补充道。“它让事情变得新鲜，让你从不同的角度思考问题。”