Продлабоченото проучување на механиката на летот на птиците открива дека таа се заснова на способноста за транзиција помеѓу конфигурациите на летот што нудат, по потреба, стабилност или маневрибилност.
Ластовиците нудат величествен спектакл. Брзи и прецизни, овие птици се способни за опасни маневри, но секогаш изгледаат способни да ја контролираат својата траекторија. За аеронаутичките инженери, птиците се одличен извор на инспирација и истражување. Навистина, ако обликот на авионот му дава голема стабилност при летот, неговата способност за маневрирање е нужно намалена. Спротивно на тоа, изразената нестабилност овозможува голема флексибилност, но ја доведува во опасност безбедноста на патниците. Како птиците ја наоѓаат вистинската рамнотежа помеѓу стабилноста и маневрибилноста?
Во 1950-тите, истражувачите веруваа дека предците на птиците постепено еволуирале кон поголема способност за маневрирање и, според тоа, помала стабилност на летот. Со други зборови, летот на модерните птици би претставувал нестабилен систем. Сепак, сè досега беше тешко да се потврди оваа хипотеза, бидејќи е тешко прецизно да се измерат карактеристиките на стабилноста на летот на птиците.
Група гулаби во која секоја единка е во различна фаза од летот
Кристина Харви, истражувач на Одделот за воздухопловно инженерство на Универзитетот во Мичиген, САД, и нејзините колеги развиле нов пристап, кој дава важни сознанија. Со анализа на инерцијата на системот за летање од дваесет и два вида, тие покажале дека птиците имаат способност лесно да се префрлат од стабилен во нестабилен режим, а со тоа да добијат и маневрибилност.
За да утврдат како структурата на крилјата и нивните движења влијаат врз стабилноста на летот, истражувачите развиле аналитички пристап, со мерење на амплитудата на можните движења со свиткување на лактот и зглобот на ниво на крилја, за дваесет и два вида. Споредено со едноставните пристапи за набљудување, овој таканаречен метод на морфинг го олеснува проучувањето на маневрибилноста на летот додека птиците ја менуваат ориентацијата на нивните крилја.
Истражувачите исто така ја мереле тежината и димензиите на главата, градите, опашката и крилјата на различните примероци од птици. Овие индивидуални мерки биле користени за изградба на компјутерски модели на птичји лет асимилирани во склоп од едноставни геометриски форми. Благодарение на ова моделирање, истражувачите го утврдија влијанието на крилјата, телото и опашката врз инерцијата на системот со одредување на центарот на гравитација за секоја птица, односно точката на рамнотежа околу која масата се дистрибуира подеднакво во текот на летот. Тие, исто така, ја процениле и неутралната точка каде стабилноста на летот ќе биде максимална ако центарот на гравитација бил таму во дадениот момент, бидејќи збирот на силите (тежина, подем, отпор) се поништува.
Стабилноста на птиците во летот почива на односот помеѓу овие две точки. Птицата е во стабилна конфигурација, но не и многу маневрибилна, од моментот кога неутралната точка се наоѓа зад центарот на гравитација: ако се крева поради ветрот, таа ќе се врати на почетната позиција без потреба да го менува најзиното држење/поза. Ако неутралната точка се наоѓа пред центарот на гравитација, оваа конфигурација е помалку стабилна, но овозможува поголема маневрибилност.
Резултатите од студијата откриваат дека повеќето модерни видови птици можат да го модифицираат обликот на нивните крилја, придвижувајќи го лактот и зглобот според различни агли, така што неутралната точка е поставена пред или зад центарот на сериозноста, што им овозможува да се префрлуваат од стабилен систем во нестабилен систем и обратно, во зависност од потребите.
Овие резултати укажуваат на тоа дека еволутивните притисоци го обликувале капацитетот на птиците за промена на нивната конфигурација на летот зависно од потребите, со прилагодување на геометријата на нивните крилја, за да можат да ја контролираат стабилноста и маневрирањето. Овие клучни принципи на механиката на летање го отвораат патот кон беспилотни летала или други поефикасни автономни воздушни возила, што би го прилагодувале обликот на нивните вештачки крилја како птиците.