เครื่องบินรบ

"นกทำท่าทางที่ท้าทายได้อย่างง่ายดายและพวกมันก็ปรับตัวได้ ดังนั้นอะไรเกี่ยวกับการบินของพวกมันจึงมีประโยชน์มากที่สุดในการนำไปใช้กับเครื่องบินในอนาคต" Christina Harvey ผู้ช่วยศาสตราจารย์ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลและอวกาศแห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเดวิสและผู้เขียนนำในรายงานกล่าว ฮาร์วีย์เริ่มศึกษานกนางนวลในฐานะนักศึกษาปริญญาโทสาขาสัตววิทยาที่มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย หลังจากสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีสาขาวิศวกรรมเครื่องกล “นกนางนวลเป็นสิ่งที่พบได้ทั่วไปและหาได้ง่าย และพวกมันเป็นเครื่องร่อนที่น่าประทับใจจริงๆ” เธอกล่าว ฮาร์วีย์ทำงานเกี่ยวกับนกนางนวลต่อในฐานะนักศึกษาปริญญาเอกที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน เธอเพิ่งเข้าร่วมคณะที่ UC Davis หลังจากจบปริญญาเอกด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ ในเดือนมีนาคมปีนี้ Harvey และเพื่อนร่วมงานที่ University of Michigan ได้ตีพิมพ์บทความใน Nature ที่วิเคราะห์พลวัตการบินของนก 22 สายพันธุ์ ในขณะที่การศึกษาก่อนหน้านี้มักจะมุ่งเน้นไปที่หลักอากาศพลศาสตร์ - การเคลื่อนที่ของอากาศรอบตัวนก - ฮาร์วีย์พัฒนาสมการเพื่ออธิบายคุณสมบัติเฉื่อยของนก เช่น จุดศูนย์ถ่วงและจุดเป็นกลาง ซึ่งแรงแอโรไดนามิกสามารถจำลองเป็นแรงจุดได้อย่างสม่ำเสมอ . โดยทั่วไปแล้ว เครื่องบิน ได้รับการออกแบบมาให้มีเสถียรภาพหรือไม่เสถียร เครื่องบินที่มั่นคงจะมีแนวโน้มที่จะกลับมาบินได้อย่างมั่นคงเมื่อถูกรบกวน (เช่น ถูกลมกระโชกแรง) สิ่งนี้เป็นที่พึงปรารถนา เช่น ในเครื่องบินโดยสาร แต่ไม่ใช่สำหรับเครื่องบินขับไล่ไอพ่น เครื่องบินที่มีความคล่องตัวสูงได้รับการออกแบบมาให้ไม่เสถียร ในรายงาน Nature ของพวกเขา Harvey และเพื่อนร่วมงานแสดงให้เห็นว่านกเกือบทุกสายพันธุ์ที่ศึกษาสามารถบินได้ทั้งแบบคงที่และไม่แน่นอน และใช้การเคลื่อนไหวของปีกเพื่อเปลี่ยนระหว่างโหมดเหล่านี้ ควบคุมการบินได้ การศึกษาใหม่นี้สร้างขึ้นจากงานนี้ โดยรวบรวมการศึกษาด้านอากาศพลศาสตร์โดยใช้แบบจำลอง 3 มิติของนกนางนวลและปีกนกนางนวลในอุโมงค์ลม พร้อมการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของแรงเฉื่อยเพื่อทำความเข้าใจว่านกนางนวลมีความมั่นคงตามแนวแกนยาวของพวกมันอย่างไร (ตกหรือขึ้น) นกนางนวลสามารถปรับวิธีการตอบสนองต่อสิ่งรบกวนในแกนนั้นได้โดยการปรับข้อต่อข้อมือและข้อศอก และเปลี่ยนรูปร่างของปีก ทีมงานสามารถคาดเดาคุณสมบัติการบินของนกนางนวลและความสามารถในการฟื้นตัวอย่างรวดเร็วจากการก่อกวน เช่น ลมกระโชกแรง เวลาตอบสนองดังกล่าวยังให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับ "ระยะที่ควบคุมได้" สำหรับนกและการนำพลศาสตร์การบินของนกไปใช้กับเครื่องบิน "การวิเคราะห์คุณภาพการบินถามว่า: ถ้าคุณสร้างเครื่องบินเหมือนนกนางนวล มนุษย์จะสามารถบินมันได้หรือไม่" ฮาร์วีย์กล่าวว่า เมื่อยานบินไร้คนขับหรือโดรนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น พวกมันจำเป็นต้องสามารถนำทางในสภาพแวดล้อมในเมืองที่ซับซ้อนได้ ซึ่งเป็นสิ่งที่นกทำได้ดีมาก ความเข้าใจที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับการบินของนกสามารถช่วยปรับปรุงการออกแบบโดรนสำหรับการใช้งานต่างๆ ได้ Harvey จะเปิดห้องทดลองของเธอที่ UC Davis ในฤดูใบไม้ร่วงนี้ เธอหวังว่าจะได้ร่วมมือกับนักวิจัยในวิทยาเขตอื่นๆ รวมถึง California Raptor Center และนักวิจัยที่ทำงานเกี่ยวกับการบินของแมลงที่วิทยาลัยวิทยาศาสตร์ชีวภาพ "มีคำถามเปิดมากมายเกี่ยวกับการบินของนก" เธอกล่าว "ฉันรอคอยที่จะเห็นว่ามีอะไรให้ค้นพบอีก"