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Aviones no tripulados inspirados en murciélagos más inteligentes y ágiles

Intentan mejorar la capacidad de vuelo de los drones o aviones no tripulados inspirándose en los murciélagos. Esta especie animal se encuentran entre los mejores voladores de la naturaleza, capaces de volar durante largos períodos de tiempo, maniobrar en el aire con precisión milimétrica y meterse en espacios muy reducidos. Sin embargo, los científicos no han entendido exactamente cómo los murciélagos logran volar tan bien, hasta ahora.

Los ingenieros de la Universidad de Columbia Británica han capturado la complejidad total del vuelo de murciélagos en un modelo de computadora tridimensional por primera vez, inspirando potencialmente el diseño futuro de mejores aviones no tripulados y otros vehículos aéreos. Estos investigadores construyeron un ala de murciélago simple de aluminio y la expusieron a las corrientes en un túnel de viento para imitar el movimiento de batir, doblar y torcer de un murciélago en vuelo. Al rastrear y medir el impacto de estos movimientos en los flujos de aire turbulento y las fuerzas aeromecánicas alrededor del ala, pudieron construir un modelo completo de vuelo de murciélago.

Aviones no tripulados con el aleteo de los muerciélagos

El modelo informático, descrito en Computer & Fluids, es el primero en explicar de manera integral el vuelo de los murciélagos en términos de la geometría del ala en movimiento, dice Rajeev Jaiman, autor principal del estudio y profesor de ingeniería mecánica en la UBC. «Los modelos numéricos anteriores del vuelo de murciélagos fueron demasiado simplificados o incompletos para ser realmente prácticos», agregó.

Las alas de murciélago son muy únicas porque contienen múltiples articulaciones y membranas estirables que les permiten cambiar de forma y regresar a su forma original innumerables veces cuando vuelan, explicó Jaiman.

«Si bien esta transformación de ala hace que el vuelo de los murciélagos sea mucho más complicado en comparación con el vuelo de las aves, también hace que los murciélagos sean las eficientes máquinas voladoras que son», dijo.

El equipo de investigación, que incluye ingenieros de la Universidad Nacional de Singapur, planea desarrollar un modelo de murciélago físico a continuación, en colaboración con investigadores de la Universidad de Brown.
«Vamos a trabajar para optimizar aún más el movimiento de aleteo», dijo Jaiman. «Una vez que esto esté en su lugar, tendremos una base para diseñar murciélagos eficientes, ágiles y automatizados: piense en drones inteligentes que pueden volar como un rebaño y servir como herramientas para negocios o para respuesta de emergencia».

Imagen: Cuando un ala de murciélago flaquea, forma masas de aire en remolino conocidas como anillos de vórtice. ©UBC

Fuente: Rajeev Jaiman, The University of British Columbia

 

Un estudio único muestra cómo maniobran los murciélagos

Por primera vez, los investigadores han logrado medir directamente la aerodinámica de los animales voladores mientras maniobran en el aire. Anteriormente, la carrera ascendente de las alas se consideraba relativamente insignificante en comparación con la carrera descendente potente, pero, en un nuevo estudio, los biólogos de la Universidad de Lund en Suecia han observado que los murciélagos se encuentran en la carrera ascendente de las alas.

“Hasta ahora, no hemos sabido mucho acerca de lo que realmente hacen los animales cuando vuelan, ya que nos hemos centrado en un vuelo estable. De hecho, el vuelo estable no es muy común para los animales que vuelan en la naturaleza. Ahora hemos realizado mediciones aerodinámicas directas en murciélagos y podemos ver cuán flexibles son. Se giran de diferentes maneras dependiendo de dónde se encuentren en el batir del ala «, explica Per Henningsson, un biólogo de la Universidad de Lund.

«Es realmente fascinante ver lo complejo y elegante que es el patrón de movimiento, y cómo los murciélagos eligen la mejor solución cuando deciden iniciar una maniobra», continúa.

Para los murciélagos, la técnica de vuelo con maniobras rápidas a alta velocidad es importante para capturar con éxito los insectos en vuelo, así como para evitar la colisión con varios obstáculos, como árboles y edificios. 

Los resultados podrían ser significativos en el desarrollo de la próxima generación de drones.

«Uno de los principales desafíos para la industria es el control y la estabilidad y permitir que los drones eviten obstáculos fácilmente. En ese contexto, nuestros resultados son muy relevantes ”, dice Per Henningsson, quien no excluye la posibilidad de que los futuros drones estén equipados con alas batientes.

El estudio se realizó en dos murciélagos de orejas largas que fueron entrenados para volar en un túnel de viento.

Como presa, los investigadores usaron gusanos de la harina unidos a un dispositivo que podía moverse lateralmente. Al mover el dispositivo hacia la derecha o hacia la izquierda, los investigadores hicieron que los murciélagos giraran para seguir la dirección de la presa. Los investigadores visualizaron el flujo de aire y filmaron a los animales con cámaras de alta velocidad. Esto les permitió vincular la aerodinámica a los movimientos.

Los investigadores detrás del estudio son biólogos de la Universidad de Lund y de la Universidad del Sur de Dinamarca.

Publicación: Aerodynamics of manoeuvring flight in brown long-eared bats (Plecotus auritus) The royal Society https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0441

Fuente: Jan Olsson, UNIVERSIDAD DE LUND