Давление воздуха снижается над верхней поверхностью семени клена, которое тянет “крыло” семени вверх, против силы гравитации. Способность воздушных вихрей увеличивать подъемную силу используют птицы, насекомые и летучие мыши, когда они машут своими крыльями, чтобы удержаться в воздухе.
Исследователи рассчитали силу потока воздуха, порожденного вращающимся кленовым семенем семян путем построения пластиковой модели семян с радиусом около 5 дюймов (то есть, в 5 - 10 раз больше, чем кленовое семя). Модели семян бросались в большой бак с минеральным маслом при помощи робота, разработанного в Калифорнийском технологическом институте. Исследования показали, что характеристики потоков жидкости, которые создавали модели кленовых семян, были такие же, как порождали реальные семена клена в воздухе. Единственным отличием было то, что поток создавался в минеральном масле, а не в воздухе. Исследователи использовали мощный лазер чтобы освещать крошечные стеклянные бусинки, которые были добавлены в минеральное масло. Цифровая камера позволила им получить изображения движения бисера во время движения модели кленового семени в баке. Изображения показали наличие вихрей, находящихся лежащие с передней кромкой вращающегося семени.
Тем временем голландские ученые исследовали вихревые потоки, которые создают реальные кленовые семена, чтобы подтвердить результаты, полученные на моделях роботов- семян. Была построена аэродинамическая труба, чтобы исследовать воздушные потоки, создаваемые кленовыми семенами. А для визуализации воздушных потоков использовался дым.
Кленовые семена могут оказаться самой базовой и простой конструкцией для миниатюрных вертолетов. Сейчас существует огромный интерес к развитию воздушных микро транспортных средств, которые, в силу своего размера, должны функционировать, используя физические принципы маленьких природных летательных аппаратов, таких как насекомые и семена клена. Эти исследование аэродинамических свойств кленовых семян смогут помочь разработать первый успешный летающий робот-вертолет “кленовое семя”.
Прошло немного времени, и такой робот-вертолёт появился!
