Aufbau von Vogelflügeln | Wissenschaftliches Diagramm herunterladen

… Der Vogelflügel ist dem menschlichen Arm insofern ähnlich, als er aus drei Teilen besteht: dem Oberarm, dem Unterarm und der Hand, zusammen mit drei Gelenken: der Schulter, dem Ellbogen und dem Handgelenk. Die Federn, die den Flügel bedecken, werden in Deckfedern, Hauptflugfedern und Nebenflugfedern eingeteilt (siehe Abb. 1). Es gibt drei grundlegende Bewegungen des Flügels: Schlag-, Feder- und Nachlaufbewegungen. Die Schlagbewegung umfasst die Aufwärts- und Abwärtsbewegungen des gesamten Flügels um die Schulter. Die Befiederungsbewegung umfasst die Auf- und Abwärtsbewegungen der Flugfedern mit der Vorderkante des Flügels als Drehachse. Die Blei-Zieh-Bewegung umfasst die Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen der Flügelspitze (siehe Abb. 2). Die Schwanzfedern haben die Aufgabe, den Flug zu stabilisieren, die Richtung der Vorwärtsbewegung zu ändern, die Auftriebskraft auszugleichen und bei der Landung als Bremse zu wirken. Wie in Abb. 3(a) gezeigt, werden die Schwanzfedern bei der Drehung des Vogels entweder nach rechts oder nach links gedreht. Um die Auftriebskraft zu kompensieren, werden die Schwanzfedern während des Aufstiegs nach oben oder unten gebogen (siehe Abb. 3(b)). Darüber hinaus wird die von den Schwanzfedern erzeugte Kraft durch die Einstellung des Öffnungs- und Schließwinkels und die Veränderung der Fläche der Schwanzfedern verändert (siehe Abb. 3(c)). Die Schwanzfedern öffnen sich, wenn ein Vogel nach rechts oder links fliegt oder wenn eine Auftriebskraft erforderlich ist, und sie schließen sich während des Reiseflugs, so dass die Widerstandskraft verringert wird. Das Vogelflugmodell von Cao wird in diesem Abschnitt kurz beschrieben. Zur Berechnung der Flügelschlagkraft wird angenommen, dass ein Vogel in einer quasistationären Luftströmung fliegt, und er wird wie in Abb. 4 dargestellt modelliert. In diesem Modell wird der Flügel durch einen Arm und eine Hand dargestellt, die sich um die Schulter und das Handgelenk drehen. Außerdem führen die Flügel Schlag-, Feder- und Nachlaufbewegungen aus. Um die drei Arten von Flügelschlagbewegungen (Schlagen, Federn und Nachlassen) zu realisieren, wurde für jede Bewegung eine Winkelfunktion formuliert. Da es bei der Schlag- und Federbewegung eine Phasendifferenz zwischen Arm und Hand gibt (siehe Abb. 5), wurden für den Arm und die Hand individuelle Winkelfunktionen formuliert. Die Winkelfunktion des Arms wurde auf der Basis des Körpers und die Winkelfunktion der Hand auf der Basis des Arms definiert (siehe Abb. 6). Befindet sich ein fester Flügel in einer Luftströmung, die durch den Vektor v r ausgedrückt wird, so wirken auf diesen Flügel eine Auftriebskraft L und eine Widerstandskraft D. Die auf den Flügel wirkende Kraft wird als Resultierende dieser Kräfte bestimmt (siehe Abb. 7). L und D werden wie folgt ausgedrückt …