Авіаконструктори випадково пояснили різницю в кольорі крил альбатроса

Інженери з Державного університету Нью-Мексико пояснили різний колір верхньої і нижньої сторін крила у альбатросів. За розрахунками дослідників, під час польоту верхня чорна сторона крил у цих птахів приблизно на 10 градусів тепліша, ніж нижня біла поверхня. Через це температура прикордонного шару на поверхні крила підвищується, а сила тертя зменшується, дозволяючи альбатросам менше втомлюватися і довше перебувати в повітрі. Дослідження опубліковано в.

Політ птахів можна розділити на два типи. Активний або машучий, під час якого вони працюють крилами, і пасивний або парування, коли птахи не витрачають свою енергію, а політ триває за рахунок втрати швидкості або висоти. Є ще один тип парування, під час якого птахи набирають висоту в повітряних термічних потоках або використовують різницю в швидкості вітру на різній висоті від поверхні. Птахи з великими крилами, такі як грифи, пелікани або альбатроси використовують всі види польоту.

Фарбування птахів різноманітне і служить, наприклад, для залучення партнера під час шлюбного періоду або для камуфляжу. Вона опосередковано впливає і на здатність до польоту. Як показали дослідження, пір'я пофарбовані меланином, більш стійкі до істиранію, ніж пір'я, позбавлені цього пігменту. У більшості білих птахів пір'я на крилах або на їхніх кінчиках пофарбовані меланином в чорний колір, що надає їм додаткову міцність. За деякими даними (1, 2), колір пір'я впливає на температуру прикордонного шару (інша назва: шар тертя) на поверхні крила, і, тим самим, на здатність птахів до різних видів польоту.

Автори нової роботи вирішили з'ясувати, чи впливає забарвлення птахів на переміщення тепла з крила на навколишній його прикордонний шар і тим самим на зменшення сили тертя, що перешкоджає польоту і вимотує птахів. Зараз дослідники розробляють дизайн мікробеспілотника, який був би здатний до тривалої тривалості польоту, і вважають, що вивчення будови пташиних крил їм допоможе.

В якості моделі інженери з Нью-Мексико використовували альбатросів. Як і інші великі птахи, для польоту вони використовують парування в термічних повітряних потоках. Але, крім того, у альбатросів один з найбільших серед птахів розмах крил, що досягає 3,5 метра і високе подовження (ставленням розмаху крил до їх ширині). Під час парування в термічних потоках високе подовження зменшує гальмування. Також у альбатросів дуже високе завантаження крила, що теж може бути корисним для проектування дронів, і вони здатні пролітати відстань до 15 тисяч кілометрів.

Крила у альбатросів різнокольорові: чорний верх, білий низ. Поглинання сонячного тепла під час польоту на різних сторонах крил різне, чорна сторона нагрівається більше, ніж світла. Автори роботи, використовували для верхньої частини крила модель плоскої пластини, ізольованої від нижньої його частини, і розрахували температуру його поверхні. Також вони проаналізували льотні характеристики альбатросів у різну пору року і різний час доби.

Виявилося, що різниця температури на верхній і нижній поверхнях крила - близько десяти градусів Цельсія. Також дослідники з'ясували, що темний колір верхніх пір'їв зменшує тертя під час польоту за рахунок підвищення температури прикордонного шару над крилом, а погодні умови мало на це впливають. Автори статті зауважують, що, ймовірно, це є однією з основних причин високої витривалості альбатросів і ефективності їх польоту.

Авіаконструктори не вперше вивчають особливості польоту альбатросів. Кілька років тому німецькі інженери з'ясували, що динамічне парування альбатросів над поверхнею води умовно можна розділити на чотири фази. Одна з них, під час якої птах змінює напрямок, допомагає їй набрати необхідну енергію для парування.