Een unieke samenwerking tussen zoölogen van de University of British Columbia (UBC) en professor Philippe Lavoie, luchtvaartexpert van U of T Engineering, biedt nieuwe inzichten in hoe meeuwen hun vleugelvorm configureren - ook wel vleugelvervorming genoemd - om hun vlucht te stabiliseren. De bevindingen kunnen worden gebruikt om efficiëntere vliegende voertuigen te ontwerpen, inclusief zwevende drones voor landbouw of milieumonitoring.

Hoewel het vermogen van een glijdende vogel om zijn vliegbaan te stabiliseren net zo cruciaal is als zijn vermogen om lift te produceren, relatief weinig kwantitatieve studies over de vliegstabiliteit van vogels zijn voltooid. Dit is wat UBC-onderzoekers Christina Harvey bracht, Vikram Baliga en professor Doug Altshuler naar Lavoie's windtunnellab aan de Universiteit van Toronto Institute for Aerospace Studies (UTIAS).

De onderzoekers maten de lift en weerstand op 12 verschillende vleugelvormen, allemaal met iets andere elleboog- en schouderhoeken. Ze stelden vast dat met een eenvoudige aanpassing van de ellebooggewrichten van een meeuw - ofwel om zijn vleugels naar buiten of naar binnen uit te zetten - meeuwen in staat zijn om over een breed scala aan vleugelvormen te bewegen om het glijden te stabiliseren. Bij het stijgen, de vleugels zijn volledig uitgeschoven en hebben een meer ronde vorm, wat hun stabiliteit vergroot. Bij het opstijgen of landen zijn ze meer ingestopt en hebben een plattere vorm.

"Als je de vorm van de vleugels kunt veranderen, je kunt stabielere configuraties maken met een lagere weerstand als je meer uithoudingsvermogen wilt, " zegt Lavoie. "Meeuwen kunnen opwaartse stroming gebruiken om de hoogte te vergroten, zodat ze niet zo vaak met hun vleugels hoeven te klappen om energie te besparen. Maar als ze snelle manoeuvres moeten maken, zoals duiken om vis te vangen, ze kunnen de vorm van de vleugel voor dat specifieke doel veranderen."

Bestuderen hoe meeuwen de vleugelvorm gebruiken om lange afstanden te vliegen en hun vlucht te beheersen, is met name interessant voor Lavoie vanwege het potentieel om het ontwerp van toekomstige vliegtuigen te informeren, met inbegrip van onbemande luchtvaartuigen met vaste vleugels (UAV's), ook wel drones genoemd.

"Het voordeel van morphing is dat je geen omvangrijke stuurvlakken nodig hebt tijdens de vlucht en het maakt het gemakkelijker om te profiteren van het oogsten van energie door te stijgen, ", zegt Lavoie. Hij stelt zich drones met vaste vleugels voor die kunnen uitlopen op thermische opwaartse stromingen terwijl ze pijpleidingen scannen op defecten, zoek naar tekenen van droogte of gewasziekte op grote boerderijen, of volg de bewegingen van kariboes kuddes. Drones met vaste vleugels kunnen ook worden gebruikt om de omvang en evolutie van bosbranden te volgen.

"Het idee van bio-geïnspireerd onderzoek is proberen te begrijpen hoe de natuur het doet, aangezien het miljoenen jaren had om zich aan bepaalde omstandigheden aan te passen, "zegt Lavoie. "Als we dat eenmaal doen, we kunnen zien of er elementen zijn die we kunnen gebruiken voor onze eigen ontwerpen."

De onderzoekers benadrukten ook de voordelen en het belang van interdisciplinair onderzoek.

"Het was een geweldige ervaring om met professor Lavoie te werken, wiens ervaring en kennis een onmisbaar onderdeel van het project waren. Het uitvoeren van het onderzoek in de UTIAS-windtunnel was een belangrijk onderdeel van het werk, " zei Harvey. "Ik kijk ernaar uit om door te gaan met het combineren van technische hulpmiddelen en expertise met biologische vragen, zodat we de vogelvlucht beter kunnen begrijpen."

"Het was een heel leuk project, het is altijd leuk om deze verschillende kansen te hebben die uit een ander veld komen, " voegt Lavoie toe. "Het houdt de dingen vers, en zet je aan het denken over problemen vanuit een andere hoek."