పక్షి ఈకల నుండి ప్రేరణ పొంది, ప్రిన్స్‌టన్ ఇంజనీర్లు రిమోట్-నియంత్రిత విమానం యొక్క రెక్కలకు ఫ్లాప్‌ల వరుసలను జోడించడం వల్ల విమాన పనితీరు మెరుగుపడుతుందని మరియు ఆగిపోకుండా నిరోధించడంలో సహాయపడుతుందని కనుగొన్నారు, ఈ పరిస్థితి విమానం ఎత్తులో ఉండే సామర్థ్యాన్ని దెబ్బతీస్తుంది.
“ఈ ఫ్లాప్‌లు రెండూ విమానం స్టాల్‌ను నివారించడంలో సహాయపడతాయి మరియు స్టాల్ సంభవించినప్పుడు నియంత్రణను సులభతరం చేస్తాయి” అని మెకానికల్ మరియు ఏరోస్పేస్ ఇంజనీరింగ్ అసిస్టెంట్ ప్రొఫెసర్ మరియు అధ్యయనం యొక్క ప్రిన్సిపల్ ఇన్వెస్టిగేటర్ ఐమీ విస్సా అన్నారు. నేషనల్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ ప్రొసీడింగ్స్.
ఫ్లాప్‌లు కోవర్ట్ ఈకలు అని పిలువబడే ఈకల సమూహాన్ని అనుకరిస్తాయి, ఇవి పక్షులు ల్యాండింగ్ లేదా ఎగరడం వంటి నిర్దిష్ట వైమానిక విన్యాసాలు చేసినప్పుడు నియోగిస్తాయి. జీవశాస్త్రజ్ఞులు ఈ ఈకలు ఎప్పుడు మరియు ఎలా వియోగించబడతాయో గమనించారు, కానీ పక్షి ఎగురుతున్న సమయంలో రహస్య ఈకల యొక్క ఏరోడైనమిక్ పాత్రను ఏ అధ్యయనాలు లెక్కించలేదు. ఇంజనీరింగ్ అధ్యయనాలు ఇంజనీర్డ్ వింగ్ పనితీరును మెరుగుపరచడం కోసం రహస్య-ప్రేరేపిత ఫ్లాప్‌లను పరిశోధించాయి, అయితే పక్షులకు అనేక వరుసల రహస్య ఈకలు ఉన్నాయని చాలావరకు విస్మరించాయి. ప్రిన్స్‌టన్ బృందం ఫ్లాప్‌ల సెట్‌లు ఎలా కలిసి పనిచేస్తాయో ప్రదర్శించడం ద్వారా మరియు పరస్పర చర్యను నియంత్రించే సంక్లిష్ట భౌతిక శాస్త్రాన్ని అన్వేషించడం ద్వారా సాంకేతికతను అభివృద్ధి చేసింది.
పోస్ట్‌డాక్టోరల్ పరిశోధకుడు మరియు పేపర్ యొక్క ప్రధాన రచయిత గిర్గుయిస్ సెడ్కీ ఈ సాంకేతికతను “అదనపు శక్తి అవసరాలు లేకుండా విమాన పనితీరును తీవ్రంగా మెరుగుపరచడానికి సులభమైన మరియు తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన మార్గం” అని పిలిచారు.
వాయుప్రవాహంలో మార్పులకు ప్రతిస్పందనగా రహస్య ఫ్లాప్‌లు అమర్చడం లేదా పైకి ఎగరడం, బాహ్య నియంత్రణ యంత్రాంగాలు అవసరం లేదు. సంక్లిష్టమైన యంత్రాలు లేకుండా విమాన పనితీరును పెంచడానికి వారు చవకైన మరియు తేలికైన పద్ధతిని అందిస్తారు. “అవి తప్పనిసరిగా సరళమైన ఫ్లాప్‌లు, వీటిని సరిగ్గా డిజైన్ చేసి ఉంచినప్పుడు, విమానం యొక్క పనితీరు మరియు స్థిరత్వాన్ని బాగా మెరుగుపరుస్తాయి” అని విస్సా చెప్పారు.
ఒక రెక్క యొక్క కన్నీటి చుక్క రూపం దాని పైభాగంలో గాలిని త్వరగా ప్రవహించేలా చేస్తుంది, ఇది తక్కువ పీడన ప్రాంతాన్ని సృష్టిస్తుంది, ఇది విమానాన్ని పైకి లాగుతుంది. అదే సమయంలో, గాలి రెక్క దిగువకు వ్యతిరేకంగా నెట్టి, పైకి ఒత్తిడిని జోడిస్తుంది. డిజైనర్లు ఈ పుల్ మరియు పుష్ కలయికను “లిఫ్ట్” అని పిలుస్తారు. విమాన పరిస్థితుల్లో మార్పులు లేదా విమానం వేగం తగ్గడం వల్ల ఆగిపోయి, వేగంగా లిఫ్ట్ తగ్గుతుంది.
విస్సా బృందం ప్రిన్స్‌టన్ ఫారెస్టల్ క్యాంపస్‌లోని విండ్ టన్నెల్‌లో ప్రయోగాల శ్రేణిని రూపొందించారు, ఈకలను అనుకరించే ఫ్లాప్‌లు విమాన పనితీరును ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి, ముఖ్యంగా స్టాల్ దగ్గర, ఇది సాధారణంగా విమానం ఏటవాలు కోణంలో ఉన్నప్పుడు, రహస్య ఈకలు మోహరించడం గమనించినప్పుడు జరుగుతుంది. . రెక్కల చుట్టూ గాలి పీడనం, రెక్కపై గాలి వేగం మరియు పనితీరును ప్రభావితం చేసే వోర్టిసెస్ వంటి వివిధ ఫ్లాప్ ఏర్పాట్లు ప్రభావితం చేసే వేరియబుల్‌లను పరిశీలించడానికి సొరంగం బృందాన్ని అనుమతించింది.
బృందం రహస్య-ప్రేరేపిత ఫ్లాప్‌లను 3D-ప్రింటెడ్ మోడల్ ఎయిర్‌ప్లేన్ వింగ్‌కు జోడించి, గాలి ప్రవాహాన్ని అనుకరించే మరియు కొలిచే 30-అడుగుల పొడవైన మెటల్ కాంట్రాప్షన్ అయిన విండ్ టన్నెల్‌లో దాన్ని అమర్చారు. “విండ్ టన్నెల్ ప్రయోగాలు గాలి రెక్కలు మరియు ఫ్లాప్‌లతో ఎలా సంకర్షణ చెందుతాయో మాకు నిజంగా ఖచ్చితమైన కొలతలను అందిస్తాయి మరియు భౌతిక పరంగా వాస్తవానికి ఏమి జరుగుతుందో మనం చూడవచ్చు” అని సెడ్కీ చెప్పారు.
విండ్ టన్నెల్‌లో రెక్కలు అనుభూతి చెందే శక్తులను చదివే సెన్సార్‌లు, అలాగే రెక్క చుట్టూ గాలి ఎలా కదులుతుందో ఖచ్చితంగా కొలిచే లేజర్ మరియు హై-స్పీడ్ కెమెరాతో అమర్చబడి ఉంటుంది.
ఫ్లాప్‌లు లిఫ్ట్‌ను మెరుగుపరిచే భౌతిక శాస్త్రాన్ని అధ్యయనం వెలికితీసింది మరియు ఫ్లాప్‌లు రెక్క చుట్టూ గాలిని నియంత్రించే రెండు మార్గాలను గుర్తించాయి. ఈ నియంత్రణ యంత్రాంగాలలో ఒకటి ఇంతకు ముందు గుర్తించబడలేదు. రెక్క ముందు భాగంలో ఒకే ఫ్లాప్ యొక్క ప్రభావాన్ని పరీక్షిస్తున్నప్పుడు, షీర్ లేయర్ ఇంటరాక్షన్ అని పిలువబడే కొత్త యంత్రాంగాన్ని పరిశోధకులు కనుగొన్నారు. ఫ్లాప్ రెక్క వెనుక భాగంలో ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఇతర యంత్రాంగం ప్రభావవంతంగా ఉంటుందని వారు కనుగొన్నారు.
పరిశోధకులు ఒకే ఫ్లాప్‌తో మరియు రెండు వరుసల నుండి ఐదు వరుసల వరకు బహుళ ఫ్లాప్‌లతో కాన్ఫిగరేషన్‌లను పరీక్షించారు. ఐదు-వరుసల కాన్ఫిగరేషన్ లిఫ్ట్‌ను 45% మెరుగుపరిచిందని, డ్రాగ్‌ను 30% తగ్గించిందని మరియు మొత్తం వింగ్ స్థిరత్వాన్ని మెరుగుపరిచిందని వారు కనుగొన్నారు.
“ఈ కొత్త మెకానిజం యొక్క ఆవిష్కరణ పక్షులకు రెక్కల ముందు భాగంలో ఈ ఈకలు ఎందుకు ఉన్నాయి మరియు మేము ఈ ఫ్లాప్‌లను విమానాల కోసం ఎలా ఉపయోగించవచ్చనే దాని వెనుక రహస్యాన్ని అన్‌లాక్ చేసింది” అని విస్సా చెప్పారు. “ముఖ్యంగా మీరు రెక్క ముందు భాగంలో ఎక్కువ ఫ్లాప్‌లను జోడిస్తే, పనితీరు ప్రయోజనం ఎక్కువ అని మేము కనుగొన్నాము.”
విండ్ టన్నెల్ ప్రయోగాల ఫలితాలను అనుసరించి, స్కేల్డ్ మోడల్ విమానంలో రహస్య-ప్రేరేపిత ఫ్లాప్‌లను పరీక్షించడానికి బృందం ల్యాబ్ వెలుపల మరియు ఫీల్డ్‌లోకి వెళ్లింది. ప్రిన్స్‌టన్ యొక్క ఫారెస్టల్ క్యాంపస్ ఒకప్పుడు విమానాశ్రయంగా ఉంది మరియు ఇప్పటికీ కార్యాచరణ హెలిప్యాడ్‌ను కలిగి ఉంది. కాబట్టి, పరిశోధకులు డ్రోన్ విమానాలను పరిశోధించే మెకానికల్ మరియు ఏరోస్పేస్ ఇంజనీరింగ్‌లో గ్రాడ్యుయేట్ విద్యార్థి నాథనియల్ సైమన్‌తో జతకట్టారు మరియు రేడియో-నియంత్రిత (RC) విమానాన్ని రహస్య-ప్రేరేపిత ఫ్లాప్‌లతో అమర్చడం ద్వారా వాస్తవ-ప్రపంచ పరిస్థితులలో సాంకేతికతను ప్రదర్శించారు.
మోడల్ విమానాన్ని ఎంచుకోవడానికి పరిశోధకులు సోమర్‌సెట్ RC మోడల్ ఎయిర్‌క్రాఫ్ట్ క్లబ్ సభ్యులతో కలిసి పనిచేశారు. పరిశోధకులు విమానం బాడీని ఆన్‌బోర్డ్ ఫ్లైట్ కంప్యూటర్‌తో అమర్చడానికి సవరించారు మరియు సైమన్ దానిని ఎగరడానికి డ్రోన్‌లను పైలట్ చేసిన తన అనుభవాన్ని పొందాడు. వారు స్వయంప్రతిపత్తితో మరియు పదేపదే విమానాన్ని ఆపడానికి ఫ్లైట్ కంప్యూటర్‌ను ప్రోగ్రామ్ చేశారు. ఫ్లాప్‌లు విమానంలో అమర్చడం మరియు అవి విండ్ టన్నెల్‌లో చేసినట్లుగా, ఆలస్యం చేయడానికి మరియు స్టాల్ తీవ్రతను తగ్గించడంలో సహాయపడినట్లు చూడటం అద్భుతంగా ఉందని సైమన్ అన్నారు. “ఫారెస్టల్ క్యాంపస్‌లో భాగస్వామ్య స్థలంలో సహకరించడం మరియు ఈ ప్రాజెక్ట్ ఎన్ని పరిశోధన రంగాలను తాకింది అని చూడటం చాలా బాగుంది” అని అతను చెప్పాడు.
విమానాన్ని మెరుగుపరచడంతో పాటు, చుట్టుపక్కల ద్రవాన్ని సవరించడం పనితీరుకు ప్రయోజనం చేకూర్చే ఇతర అనువర్తనాలకు వారి పరిశోధనలను విస్తరించవచ్చని సెడ్కీ చెప్పారు. “రెక్క చుట్టూ ఉన్న వాయుప్రసరణను కప్పి ఉంచేవి ఇతర ద్రవాలు మరియు ఇతర శరీరాలకు ఎలా వర్తింపజేయవచ్చనే దాని గురించి మేము కనుగొన్నది, వాటిని కార్లు, నీటి అడుగున వాహనాలు మరియు గాలి టర్బైన్‌లకు కూడా వర్తింపజేస్తుంది” అని అతను చెప్పాడు.
పక్షుల విమానంలో రహస్య ఈకల పాత్ర గురించి మరింత తెలుసుకోవడానికి ఈ అధ్యయనం జీవశాస్త్రవేత్తలతో సహకారానికి తలుపులు తెరవగలదని మరియు ఈ అధ్యయనం యొక్క ఫలితాలు పక్షులపై పరీక్షించగల కొత్త పరికల్పనలను రూపొందించడంలో సహాయపడతాయని విస్సా చెప్పారు. “అది బయోఇన్స్పైర్డ్ డిజైన్ యొక్క శక్తి,” ఆమె చెప్పింది. “మా మెకానికల్ సిస్టమ్‌లను మెరుగుపరచడానికి జీవశాస్త్రం నుండి ఇంజనీరింగ్‌కు విషయాలను బదిలీ చేయగల సామర్థ్యం, కానీ జీవశాస్త్రం గురించిన ప్రశ్నలకు సమాధానమివ్వడానికి మా ఇంజనీరింగ్ సాధనాలను కూడా ఉపయోగిస్తుంది.”
