Formacja V - V formation
Formacja V jest symetryczna formacja lotu w kształcie litery V z lotów gęsi , łabędzi , kaczek i innych ptaków wędrownych , poprawa ich efektywności energetycznej. Zwykle w tej formacji latają duże ptaki, ponieważ mniejsze ptaki tworzą bardziej złożone prądy wiatrowe, które trudno jest wykorzystać ptakom z tyłu. Formacje V poprawiają również efektywność paliwową samolotów i są wykorzystywane w wojskowych misjach lotniczych.
Aerodynamika
Formacja V prawdopodobnie poprawia efektywność lotu ptaków, szczególnie na długich trasach migracyjnych . Pozwala to ptakom na przejęcie siły nośnej w górę z powodu wirów końcówek skrzydeł na końcach skrzydeł ptaka prowadzącego. Upwash pomaga każdemu ptakowi we wspieraniu własnego ciężaru w locie, w ten sam sposób, w jaki szybowiec może wspinać się lub utrzymywać wysokość w nieskończoność w wznoszącym się powietrzu. Naukowcy podejrzewają, że ptaki są w stanie znaleźć miejsce, w którym wzniesienie jest najbardziej pożądane, zarówno wzrokiem, jak i wyczuwaniem przepływu powietrza przez ich pióra.
Wcześniejsze badania wykazały, że ptaki mogą zużywać mniej niż 20 do 30 procent energii. Według artykułu z 1970 roku, w formacji V składającej się z 25 członków, każdy ptak może osiągnąć zmniejszenie indukowanego oporu iw rezultacie zwiększyć swój zasięg o 71%. W badaniu Nature z 2001 roku naukowcy zastosowali trackery na pelikanach i uzyskali wyniki, że pelikany latające same mają wyższe tętno i częściej machają skrzydłami w porównaniu do tych, które latają w formacji V.
Charakterystyka lotu
W formacji V niektóre ptaki wolą latać po lewej, niektóre po prawej, a niektóre pośrodku. Ptaki lecące na czubkach i z przodu są obracane cyklicznie w odpowiednim czasie, aby równomiernie rozłożyć zmęczenie lotem wśród członków stada. Kanada gęsi , kaczki i łabędzie zwykle tworzą motek w formacji V. Tak więc formacja lotu zmienia się wokół kształtu podobnego do litery V i nie pozostaje stała.
Latanie w formacji V to nie tylko pozycja, ale także czas trzepotania. Ptaki z tyłu zsynchronizują się ze wzorem trzepoczącego ptaka prowadzącego, aby podążać śladem upwash pozostawionym przez ptaka z przodu. Za każdym razem, gdy ptak leci, aby znaleźć się bezpośrednio za drugim, odwróci wzór trzepotania, aby przeciwdziałać sile płukania.
Poprzez eksperyment z ibisami naukowcy odkryli, że latanie w formacji V to umiejętność, z którą nie urodzili się. Kiedy po raz pierwszy lecieli razem, nie latali w kształcie litery V. Jednak z czasem zaczęli uczyć się latania w tej formacji, jakby byli samoukami lub uczyli się obserwując inne ibisy.
Aplikacje
Lot wojskowy
Formacja „V” lub „Vic” jest podstawową formacją lotniczą dla samolotów wojskowych w wielu siłach powietrznych. Formacja Vic jest również powszechna w ceremonialnych wiaduktach i lotach pokazowych .
Podobną przewagę aerodynamiczną próbowali wykorzystać inżynierowie i piloci naukowi. Przepływ powietrza z końcówek skrzydeł samolotu może zapewnić siłę nośną dla samolotów z tyłu, zapewniając bardziej wydajny lot. Centrum Badań Lotów Dryden NASA zainicjowało program NASA Autonomous Formation Flight , który obejmował system Instrumentation Flight Instrumentation System, który wykorzystuje GPS, aby umożliwić automatyczne ustalenie dokładnej pozycji formacji. Celem tego programu było zaoszczędzenie 10 procent paliwa, a dane eksperymentalne sugerowały, że można osiągnąć nawet 15 procent. Taka redukcja paliwa może również zmniejszyć ilość zanieczyszczeń uwalnianych do środowiska.
Dowództwo Mobilności Powietrznej , które odpowiada za 20 procent całkowitego zużycia paliwa lotniczego przez rząd federalny Stanów Zjednoczonych, również eksperymentuje ze zmianami w autopilocie, aby znaleźć najlepszy kompromis między zmniejszonym oporem „surfowania po wirach” a wynikającymi z tego „właściwościami jazdy” latania przez ślad innego samolotu.
Lot komercyjny
Airbus stara się zmniejszyć zużycie paliwa w lotnictwie komercyjnym poprzez projekt fello'fly . Jest to ambitny pomysł na oszczędzanie energii przez latanie dwoma dużymi samolotami w formacji V. „To bardzo, bardzo różne od tego, co wojsko nazwałoby lotem formacyjnym” – powiedziała dr Sandra Bour Schaeffer, dyrektor generalny Airbus UpNext. Ponieważ duże samoloty z dużą prędkością wytwarzają ogromne wiry na skrzydłach, dwa samoloty będą latać w odległości około 1,5 do 2 mil od siebie, w pobliżu płynnego prądu wznoszącego. W ten sposób można zaoszczędzić znaczne ilości paliwa bez uszczerbku dla komfortu pasażerów.
Loty testowe przeprowadzono dwoma samolotami A350, a wyniki wykazały, że w ciągu jednej podróży można zmniejszyć zużycie paliwa drugiego samolotu od 5 do 10 procent. Ten procent na lot oznacza kilka ton paliwa do silników odrzutowych i emisji dwutlenku węgla . Niemniej jednak należy zająć się kwestiami operacyjnymi i finansowymi oraz oszczędnościami między liniami lotniczymi, a także harmonogramami danych pozycyjnych i wysokościowych dla samolotów o podobnych trasach do wspólnego lotu.
Ptaki, które latają w formacji V
Ta lista nie jest wyczerpująca, ponieważ nie obejmuje wszystkich ptaków latających w formacji V.
Przeszłe badania i ustalenia
- Wieselsberger (1914) : Był aerodynamikiem, który jako pierwszy zasugerował, że formacja może dać ptakom przewagę aerodynamiczną. Z zasad aerodynamiki wiedział, że ptaki generują aerodynamikę / Bernoulli Lift z powodu zawirowań w górę i w dół na krawędziach skrzydeł. Zaproponował, aby ptaki lecące w formacji V wykorzystywały napływ ptaków sąsiednich do zmniejszenia indukowanego oporu, a tym samym do oszczędzania energii w locie.
- Hamilton (1967) : Założył, że naprzemienna formacja ptaków jest zaletą w komunikacji wizualnej z sąsiednimi ptakami. Jednocześnie zapewnia również wyraźne pole widzenia podczas lotu.
- Lissaman i Schollenberger (1970) : Ich eksperymenty przeprowadzono w celu ilościowego przybliżenia zaoszczędzonej energii. W ramach swoich badań doszli do wniosku, że formacja 25 ptaków może zwiększyć zasięg ptaków nawet o 71% w porównaniu z zaledwie jednym ptakiem.
- Willis et al. (2007) : Próbowali zbadać oszczędności energii podczas lotu w odniesieniu do pozycjonowania i zależności fazowych uderzeń skrzydeł pomiędzy dwoma sąsiednimi ptakami. Wyniki pokazały, że optymalne trzepotanie każdego ptaka zapewnia do 20% oszczędności energii.
Bibliografia
Bibliografia
- Holmes, Tony. Spitfire kontra Bf 109: Bitwa o Anglię . Oxford, Wielka Brytania / Nowy Jork: Osprey, 2007. ISBN 1-84603-190-7 .
Linki zewnętrzne
Multimedia związane z formacjami V w Wikimedia Commons