Struktura skrzydeł ptaków | Pobierz schemat naukowy

… skrzydło ptaka jest podobne do ludzkiego ramienia w tym, że składa się z trzech części: ramienia, przedramienia i dłoni, wraz z trzema stawami: barkowym, łokciowym i nadgarstkowym. Pióra pokrywające skrzydło dzielą się na pokrywy, pióra lotu pierwotnego i pióra lotu wtórnego (patrz ryc. 1). Istnieją trzy podstawowe ruchy skrzydeł: klapanie, piórkowanie oraz ruch lead-lag. Ruch klapania obejmuje ruchy całego skrzydła w górę i w dół wokół ramienia. Ruch piór to ruch piór lotnych w górę i w dół, a osią obrotu jest krawędź natarcia skrzydła. Ruch „lead-lag” obejmuje ruchy końcówki skrzydła do przodu i do tyłu (patrz Rys. 2). Pióra ogonowe mają za zadanie stabilizować lot, zmieniać kierunek ruchu do przodu, kompensować siłę nośną oraz pełnić rolę hamulca podczas lądowania. Jak widać na Rys. 3(a), gdy ptak się obraca, pióra ogonowe są skręcone w prawo lub w lewo. Ponadto, aby skompensować siłę nośną, pióra ogonowe są regulowane poprzez zginanie ich w górę lub w dół podczas wznoszenia (patrz Rys. 3(b)). Co więcej, siła wytwarzana przez pióra ogonowe jest zmieniana poprzez regulację kąta otwarcia i zamknięcia oraz zmianę powierzchni piór ogonowych (patrz Rys. 3(c)). Pióra ogonowe otwierają się, gdy ptak leci w prawo lub w lewo lub gdy potrzebna jest siła nośna, a zamykają się podczas lotu przelotowego, dzięki czemu siła oporu jest zredukowana. Model lotu ptaka opracowany przez Cao jest krótko opisany w tym rozdziale. W celu obliczenia siły uderzenia skrzydła zakłada się, że ptak leci w quasi-stacjonarnym przepływie powietrza i modeluje się go tak, jak pokazano na Rys. 4. W modelu tym skrzydło jest reprezentowane przez ramię i rękę, które obracają się wokół barku i nadgarstka. Ponadto, skrzydła wykonują ruchy klapania, piórkowania i lead-lag . W celu realizacji trzech rodzajów ruchów skrzydeł (flapping, feathering i lead-lag), dla każdego ruchu sformułowano funkcję kąta. Ponadto, ponieważ w ruchach klapania i piórkowania występuje różnica faz pomiędzy ramieniem i ręką (patrz Rys. 5), dla ramienia i ręki sformułowano indywidualne funkcje kątowe. Funkcja kąta ramienia została określona na podstawie korpusu, natomiast funkcja kąta ręki została określona na podstawie ramienia (patrz Rys. 6). Gdy zamocowane skrzydło znajduje się w strumieniu powietrza wyrażonym wektorem v r , to na skrzydło działa siła nośna L i siła oporu D. Siła działająca na skrzydło jest określona jako wypadkowa tych sił (patrz Rys. 7). L i D wyrażone są następującymi …