Za tajemstvím mávavého letu

Tvorové létající pomocí mávavých křídel umí celou řadu věcí, o nichž se letadlům může jen zdát: k dopřednému pohybu i vytváření vztlaku používají jen jednu plochu (tedy nikoliv křídlo a pohon zvlášť), dokáží svisle odstartovat, plynule přejít do horizontálního letu a stejně snadno svisle přistát - a v neposlední řadě to vše dělají s poměrně malou spotřebou energie a tiše. Zájem o ornitoptéry poslední dobou roste, protože se tento druh letu jeví perspektivní také pro miniaturní létající roboty.

Americká asociace pro pokrok vědy (AAAS) nedávno uspořádala seminář s výmluvným názvem "Jak létá hmyz", kde výsledky své práce představila řada odborníků z mnoha univerzit a výzkumných pracovišť. Jedním z nich byl i Stephen Childress z Courant institute of Mathematical Sciences na New York University. Jeho vystoupení zaujalo neobvyklým přístupem ke studiu mávavého letu.

Childress se rozhodl obejít nutnost používat vysokorychlostní kamery a další náročná zařízení používaná pro záznam pohybu křídel ptáků a hmyzu - a zaměřil se proto na vodní živočichy. Podle něj je pohyb některých z nich podobný jako třeba u ptáků, jen s ohledem na hustotu prostředí mnohem pomalejší, což sledování značně usnadňuje. Konkrétně zvolil jeden druh mořských měkkýšů rodu Pteropoda (křídlonožci), kterým se také říká "mořští motýli" pro podobu s létajícím hmyzem. Na rozdíl od většiny plžů, mezi něž patří, se nepohybují po dně, plavou volně ve vodě. Protože nemají plovací měchýř ani jiné zařízení regulující vztlak, musí celý život mávat jakýmisi křídly.

Logo|foto:Český rozhlas

Stephen Childress a biolog Robert Dudley z University of California v Berkeley zjistili, že křídlonožci provozují svými křídly dva druhy pohybu. První se podobá pohybu mikroorganismů opatřených bičíky, druhý letu hmyzu nebo ptáků. Čím je tvor starší a větší, tím více používá druhý druh pohybu a tím se dokáže pohybovat rychleji. Vyplývá z toho, že efektivnost mávavého letu závisí na velikosti křídel - existuje tedy určitá kritická hodnota, při níž je tento druh pohonu nejúčinnější.

Childress a Dudley se pak snažili napodobit tento druh pohybu v laboratorním zařízení. Plocha simulující "křídlo" plže svisle oscilovala v kapalině s proměnlivou frekvencí, přičemž se mohla volně pohybovat oběma směry. Badatelé tak zjišťovali vliv frekvence kmitání na síly působící na plochu.

Na základě svých pozorování se pak vědci snažili v laboratoři extrapolovat účinky mávavé plochy i pro pohyb ve vzduchu. Sestrojili jakýsi vertikální "oscilující větrný tunel", v němž reproduktor kmitočty od 10 do 100 hertzů rozkmitával svislý vzdušný sloupec ve tvaru válce. V něm byla upevněná plocha simulující křídlo živočicha. Změnou frekvence a velikosti plochy pak zjišťovali podmínky, při nichž je nosná síla největší.

Další fází výzkumu je porovnání zjištěných výsledků s charakteristikami letu hmyzu. Vědci doufají, že se tak podaří zjistit dosud neznámé zákonitosti a časem snad i vytvořit úplnější teorii letu za pomoci mávavých křídel. Ta by mohla pomoci i konstruktérům, kteří se při sestrojování ornitoptér zatím nedostali dál než k nepříliš dobře létajícím modelům.