Жужжальца насекомых выполняют функцию гироскопов

Гироскопы измеряют вращение во многих повседневных технологиях, от беспилотных летательных аппаратов до стабилизаторов экранов смартфонов и планшетов.

Хотя многие животные способны двигаться с большей точностью, чем наши лучшие самолеты, гироскопов в природе нет. Ученым известна лишь одна группа насекомых, включая мух, у которой есть что-то  наподобие гироскопа, а именно датчики под названием жужжальца, развившиеся из крыльев.

Жужжальца собирают информацию о вращении тела во время полета, что помогает мухам выполнять воздушные акробатические трюки, поддерживать стабильность полета и придерживаться нужного направления. Биологи задались вопросом, как именно другие насекомые без этих датчиков управляют динамикой полета.

Исследование, проведенное в Вашингтонском университете, предполагает, что крылья насекомых способны выполнять функцию гироскопа. Это открытие проливает новый свет на естественный полет и способно помочь с развитием новых сенсорных систем в инжиниринге.

Исследование опубликовано в издании Journal of the Royal Society Interface.

«Результаты меня, прямо скажем, удивили», сообщил аспирант биологии Брэд Дикерсон, соавтор исследования. „Идея относительно крыльев-гироскопов существует давно, однако сейчас впервые появилось объяснение того, как это возможно“.

Дикерсон и аспирант Анника Эберле провели исследование, целью которого было определить, смогут ли насекомые использовать изгиб крыльев для того, чтобы чувствовать вращение тел во время полета.

Сначала ученые разработали модель колеблющейся, гибкой и вращающейся пластины. Для проверки результатов они создали автоматическую модель, установив пластиковое покрытие на двигатель для симуляции колебания крыла, а затем эту структуру установили на второй двигатель, чтобы вращать его.

Выяснилось, что модель крыла искривляется во время махов и вращается вокруг основы, вызывая изменения в напряжении поверхности. Исследователи считают, что напряжение может стимулировать датчики в крыле. Крылья летающих насекомых могут, как гироскопы, предоставлять им гироскопическую информацию.

Аспирант Эберле сообщила, что дополнительная информация о динамике полета может собираться датчиками на созданных в лаборатории крыльях. Это, в свою очередь, может помочь инженерам спроектировать новые эффективные крылья для микротранспорта, вертолетов и турбин. Однако необходимо провести еще больше исследований, чтобы определить, какая связь между гибкостью крыла у насекомых и чувствительностью.

«Пока мы не понимаем, что за принципы лежат в основе этого механизма», заключила она.

Ссылка по теме: http://rsif.royalsocietypublishing.org/content/12/104/20141088

19.03.2015