21 Octombrie 2017, 06:04:02

Autor Subiect: Aerodinamica  (Citit de 5487 ori)

0 Membri şi 1 Vizitator vizualizează acest subiect.

22 Septembrie 2009, 02:13:54

flayy27

  • Impreuna vom fi mai puternici
  • Mesaje postate: 1833
  • Gen: Bărbat
  • Eu cu mine!
Stiinta si Tehnologie
Cu respect si admiratie.
memorat
Advertisement

22 Septembrie 2009, 02:16:11
Răspuns #1

flayy27

  • Impreuna vom fi mai puternici
  • Mesaje postate: 1833
  • Gen: Bărbat
  • Eu cu mine!
Dinozaur biplan

În 1996, în rocile sedimentare din vestul provinciei Liaonig, aflata în nord-vestul Chinei, a fost descoperita o zona stranie, plina cu fosile de dinozauri zburatori. Acolo, între 1997 si 1998 au fost identificate doua specii de dinozauri cu pene: archeopteryx si plosaurus. Dar, în 2000 avea sa vina surpriza. A fost descoperit un dinozaur mic (cel mai mic dintre cei cunoscuti pâna în prezent), care a capatat numele de microraptor zhaoianus. Un dinozaur cu pene si... patru aripi. În cele ce urmeaza va vom spune o parte din povestea sa, poveste din care veti vedea ca ingineria aeronautica îsi da mâna cu paleontologia.

 
   

În 2001 au fost descoperite primele fosile ale unei subspecii de microraptor: microraptor gui. Specimenele descoperite au permis obtinerea de noi argumente pentru ipoteza care sustine ca dinozaurii sunt stramosii pasarilor din prezent. Fosilele aratau ca întreg corpul lui microraptor gui era acoperit cu pene. Acum sa nu va imaginati ca avem de-a face cu un dinozaur urias, din aceia cu care suntem noi obisnuiti. Microraptor gui era un pitic. Avea o lungime de circa 70 cm si o masa de sub un kg, cam cât o gaina din zilele noastre. Estimarea vârstei fosilelor a aratat ca microraptor gui traia în vremea cretacicului inferior, acum vreo 125 milioane de ani.
În 2003, revista Science publica un studiu al cercetatorului chinez Xu Xing, în care se arata ca cele doua perechi de aripi ale lui microraptor gui erau dispuse în acelasi plan, similar aripilor libelulei. Xu Xing arata ca acesti mici dinozauri nu puteau zbura întocmai ca pasarile, ci aveau doar capacitatea de a plana de la copac la copac. O imagine spectaculoasa, nu-i asa?
Numai ca analiza lui microraptor fiind abia la început, nu toata lumea împartaseste aceasta idee. Un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences, în 22 ianuarie 2007, ne ofera o imagine oarecum diferita. Autorii studiului sunt paleontologul Sankar Chatterjee, de la Departamentul de Geologie al Muzeul Universitatii Tehnice din Texas, SUA, si inginerul aeronautic canadian, R. Jack Templin. Cei doi au plecat de la constrângerile aerodinamice si anatomice pentru a reconstitui „proiectul microraptor” (am ales aceasta sintagma dintr-un motiv ce va deveni evident mai încolo). Întreaga lor analiza, riguroasa ca orice lucrare stiintifica, parcurge pas cu pas lucrurile cunoscute, evidentiate de fosilele de microraptor gui, de anatomia dinozaurilor si a pasarilor moderne. Acestora le este adaugata stiinta zborului: aerodinamica.
Cei doi autori remarca faptul ca reconstituirea realizata de catre Xu Xing nu respecta restrictiile legate de anatomia dinozaurilor si este ineficienta din punct de vedere aerodinamic. De exemplu, atât la dinozauri, cât si la pasarile din zilele noastre, membrele posterioare sunt astfel articulate încât nu pot efectua rotatii ample în plan transversal, ci numai în planul longitudinal. Or, în varianta Xu Xing, în care cele patru aripi erau dispuse asemanator cu aripile unei libelule, membrele posterioare trebuiau sa se roteasca amplu în planul transversal pentru a obtine pozitionarea corecta a celei de-a doua perechi de aripi. La aceasta remarca se mai adauga una: în varianta initiala era aproape imposibila plierea corecta a aripilor posterioare. Microraptor gui nu ar fi putut sa se deplaseze pe sol.

Daca varianta lui Xu Xiang nu satisface foarte bine conditiile impuse de anatomie, atunci ce varianta ne mai ramâne? Chatterjee si Templin analizeaza mai multe variante, plauzibile din punct de vedere anatomic, din care selecteaza una, ce prezinta cele mai multe avantaje din punct de vedere al zborului. În aceasta varianta femurul este lipit de corp, tibia capata o pozitie aproximativ verticala, iar aripile posterioare, fixate de metarsian, se pot extinde în planul orizontal. Daca nu ati avea imaginile ce însotesc acest articol, am putea descrie aceasta structura ca fiind similara cu cea a unui avion biplan cu aripi decalate. Un mic detaliu: microraptor gui are un set de pene fixate pe zona tibiana a membrelor posterioare. Acestea nu au niciun rol în asigurarea portantei, ci numai acela de a reduce rezistenta la înaintare. Ele joaca un rol similar cu cel al carenelor aerodinamice utilizate la trenurile de aterizare ale avioanelor clasice. Altfel spus, înca de la început Natura a încercat sa obtina configuratia aerodinamica optima, cu o rezistenta la înaintare minima.
Ati remarcat în paragraful de mai sus desele referiri la structuri utilizate în aeronautica. De aici ne vine repede ideea de a încerca sa analizam strict inginereste zborul lui microraptor gui. (Sa ne reamintim ca Templin este inginer aeronautic...) ÃŽnainte de orice inginerul de aviatie este interesat de „parametrii constructivi” de baza ai dinozaurului zburator. Aceste date nu sunt dificil de estimat, iar dumneavoastra le puteti gasi în lucrarea publicata în   Proceedings of the National Academy of Sciences. Apoi, înarmati cu aceste date de baza, cei doi cercetatori americani au apelat la doua programe specializate pentru simularea caracteristicilor de zbor pentru pasari. Este vorba despre aplicatiile ANFLTPWR (care analizeaza puterea consumata pentru zbor) si ANFLTSEM (care analizeaza caracteristicile de zbor propriu-zise). Rularea acestor aplicatii a dus la concluzii interesante.
Microraptor gui nu era capabila sa decoleze direct de la sol. Încarcarea pe aripa (care este cu aproape 50% mai mare decât în cazul lui nyctosaurus si al pasarii fregata) plus anatomia pasarii (microraptor nu are muschii si articulatiile care sa ajute la „bataia” aripilor) nu îi permiteau o decolare normala. Spuneam si mai sus, microraptor gui era o pasare de copac..., o pasare care plana din copac în copac. Practic, ea folosea energia potentiala pentru ca, printr-un usor picaj, sa o transforme în energia cinetica necesara zborului. Viteza de planare varia între 12 m/s (viteza la care timpul de planare era maxim) si 15 m/s (pentru a parcurge în zbor planat distanta maxima). Microraptor gui îsi asigura stabilitatea si controlul zborului cu ajutorul cozii lungi, terminate cu pene. Evolutia ulterioara a zburatoarelor a sacrificat aceasta coada lunga pentru a obtine o manevrabilitate maxima. Pentru aterizare microraptor cabra puternic, marind astfel unghiul de incidenta al aripilor, pentru a obtine portanta maxima. Creste foarte mult si rezistenta la înaintare, rezultând o frânare brusca. Aceasta tehnica este folosita si astazi de catre pasari.
A fost mai fost analizata si varianta de zbor neplanat, adica parasutarea. ÃŽn acest caz viteza orizontala este nula, iar viteza de aterizare era de 8,7 m/s, o viteza prea mare pentru ca microraptor sa scape fara a se rani grav.

Iata ca varianta zborului biplan a fost încercata si de catre Natura. De ce nu a supravietuit aceasta configuratie? Pentru pasari configuratia biplana este una mult prea complexa si, în plus, ca si în cazul avioanelor, nu conduce catre eficienta aerodinamica maxima. Dar dincolo de toate acestea trebuie sa ne amintim ca cei ce încercau sa construiasca avioane s-au inspirat mult din zborul pasarilor. Totusi primele avioane au apelat la configuratia cu doua rânduri de aripi. Asta fara ca ei sa stie ca Natura inventase deja aceasta solutie cu mai bine de 125 de milioane de ani în urma...

sursa www.stiintasitehnica.ro
Cu respect si admiratie.
memorat
Advertisement
Partenerii Asociatiei Ro-Trans

Parteneri "Asociatia Ro-Trans":