Door de hoeken van hun ellebogen en schouders aan de wind aan te passen, zorgt de Beringmeeuw ervoor dat hij tijdens zijn vlucht stabiel blijft.
Als er een uitvinding is geweest waaruit blijkt dat de natuur de beste leermeester is, is dat wel het vliegtuig. Voor de vliegende machines kijken ‘we’ het vlieggedrag van vogels direct af, en dat is niet gek ook. De natuur heeft immers miljoenen jaren de tijd gehad de eigenschap te perfectioneren.
Dergelijk bio-inspired onderzoek is dat van een team wetenschappers aan de universiteiten van Brits-Columbia en Toronto, onlangs gepubliceerd in Journal of Royal Society Interface. Door te bestuderen hoe meeuwen de vorm van hun vleugels aanpassen om hun vlucht zo stabiel mogelijk te maken, hopen ze bij te dragen aan de ontwikkeling van efficiëntere vliegtuigen.
Lees ook: De Archaeopteryx kon vliegen, maar hoe?
De Beringmeeuw (Larus glaucescens) is een flinke vogel die, altijd in de buurt van de zee, vaak te maken heeft met harde wind.
Stabiliteit
Het hebben van controle en stabiliteit is minstens net zo belangrijk bij vliegen als de kracht die nodig is om in de lucht te komen en te blijven. Dit geldt voor zowel vliegtuigen – de gebroeders Wright waren niet de eersten die een vliegtuig in de lucht gekregen, maar wel de eersten die het ding succesvol stabiel hielden – als vogels.
Tijdens een vlucht kan stabiliteit passief (door de vorm van de vlieger) of actief worden behouden door aanpassingen te maken. Of, wat in werkelijkheid waarschijnlijk het vaakst gebeurt, door een combinatie van beide. Maar in tegenstelling tot vliegtuigen hebben vogels geen mechanische onderdelen die, wanneer nodig, met een druk op de knop in- of uitgeschakeld kunnen worden. In plaats daarvan veranderen vogels actief de vorm van hun vleugels, wing morphing genaamd.
‘Knikkende’ vleugels
Dat vogels in vlucht continu de vorm van hun vleugels veranderen, was al bekend. Maar hoe dat precies hun stabiliteit beïnvloedt, was minder duidelijk. Zoölogen van de universiteit van Brits-Columbia en technici van de universiteit van Toronto sloegen de handen ineen om dat te achterhalen. Hiervoor keken ze naar de vlucht van de Beringmeeuw (Larus glaucescens) – zowel in het wild als in een windtunnel.
Wanneer de vogels door de lucht vliegen, zijn de vleugels volledig uitgestrekt. Zo zijn de vleugels ronder en is de vlucht stabieler. Als de vogels opstijgen of landen, zijn de vleugels meer ingeklapt en platter. © University of British Columbia
Het team bestudeerde de lift (de opwaartse kracht) van twaalf verschillende vleugelvormen en de weerstand die ze ondervonden. Een kleine verandering in de vorm, variërend in de hoeken die de elleboog en schouder maakten, voldeed al om de vleugels naar binnen of buiten te vouwen. Door dit simpele knikken van de vleugelgewrichten bleken de meeuwen gemakkelijk talloze verschillende vleugelvormen aan te kunnen nemen en zo stabiel door de lucht te suizen. Bij hoge windsnelheden kunnen de meeuwen bijvoorbeeld, door hun vleugels te knikken, stabiliteit inwisselen voor behendigheid.
Inspiratie
Een simpel mechanisme, én een waar we nog iets van kunnen leren, menen de onderzoekers. Het team ziet zo de ontdekking in de toekomst dan ook zeker bijdragen aan innovaties in de luchtvaart. “Met een relatief eenvoudig, op vogelvleugels geïnspireerd scharnierpunt in de vleugels zouden vliegtuigen ook beter kunnen omgaan met wisselende windomstandigheden”, zegt Altshuler, een van de auteurs van het onderzoek, in een persbericht.
Vooral voor onbemande toestellen zoals drones zou zo’n ontwerp volgens de onderzoekers makkelijk te realiseren zijn en de vlucht veel efficiënter maken.
Bronnen: Journal of the Royal Society Interface, University of British Colombia, EurekAlert!
Beeld: Christina Harvey/University of British Colombia
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!