ساخت و تحليل مدل هايي ديناميك از بال پرندگان

Making and analyzing dynamical prototypes of bird-like wings

اين مقاله حاصل پژوهشي بر روي نيروي برا در آغاز پرواز پرندگان، از طريق طراحي و ساخت مدل هايي ديناميك از بال پرندگان، با ابعادي بين نيم تا نزديك به دو متر، است. متغيرهاي پژوهش شامل ابعاد و بسامد نوسان بال ها بوده است. در فرمول‌بندي هاي نظري، نيروي براي لازم و توان مصرفي اوليه در آغاز پرواز در سامانه پروازي پرنده-وار در بسامدي معين به ترتيب متناسب با توان چهارم و توان پنجم ابعاد بال، و در ابعاد معين به ترتيب متناسب توان دوم و توان سوم بسامد، است. نيروي برا مي تواند دو فرم تحليلي داشته باشد. فرم اول براي همين سيستم هاي ساخته شده در اين پژوهش صادق است. فرم دوم مربوط به موقعيتي است كه بال ها در آن همواره افقي بوده و فقط بالا و پايين مي روند. مهمترين پرسش در اين پژوهش، ميزان همخواني اين فرمول‌بندي هاي نظري با تجربه مدل هاي ديناميكي مصنوعي ساخته شده و نيز با پرواز واقعي پرندگان بوده است. تا آنجا كه به نيروي براي اوليه مربوط مي شود، برون‌يابي نتايج نهايي تا ابعاد بزرگ با مدل نظري ما براي پروازي "پرنده-وار" سازگار به نظر مي رسد. با اين همه تامين توان احتياج به تمهيداتي براي ذخيره سازي موثر انرژي دارد.

This work is the result of a research on the lifting forces during upward bird flight via modeling and manufacturing dynamical structures resembling bird wings of sizes between half to about 2 meters. The variables in this work included the wings sizes and their oscillation frequencies. In the presented formulations the lifting force and the consumed power at the beginning of a bird flight in a fixed frequency is proportional to the fourth and fifth power of the wings sizes, and for fixes sizes is proportional to the second and third power of the frequency, respectively. The lift force here is taken to be of two different forms. The first is the very form relevant to the manufactured and used wing systems in the present work. In the second form the wings are assumed to stay horizontal during their vertical periodic motion. The extent of validity of these formulations when practicing for our manufactured wings, and for the real functioning of bird wings as well, has been the most important question in the present research. As far as the lifting force is concerned, the extrapolation of final results seems to be in consistence with the sizes relevant to human “bird-like” flight. However, provision of the needed power necessitates requirements to be thought of deliberately for restoring the energy in an effective way.