Lily, la lechuza común, demuestra la transformación de sus alas para hacer frente a las ráfagas en vuelo. Crédito: Cheney et al 2020
“Las aves vuelan habitualmente con vientos fuertes cerca de los edificios y el terreno, a menudo en ráfagas tan rápidas como su velocidad de vuelo. Así que la capacidad de hacer frente a los cambios de viento fuertes y repentinos es esencial para su supervivencia y para poder hacer cosas como aterrizar de forma segura y capturar presas ”, dijo el Dr. Shane Windsor del Departamento de Ingeniería Aeroespacial de la Universidad de Bristol.
“Sabemos que las aves se las arreglan increíblemente bien en condiciones que desafían a los vehículos aéreos diseñados de tamaño similar, pero, hasta ahora, no entendíamos la mecánica detrás de esto”, dijo el Dr. Windsor.
El estudio, publicado en Actas de la Royal Society B, revela cómo las alas de los pájaros actúan como un sistema de suspensión para hacer frente a las condiciones cambiantes del viento. El equipo utilizó una combinación innovadora de reconstrucción de superficie 3D basada en video de alta velocidad, tomografía computarizada (TC) y dinámica de fluidos computacional (CFD) para comprender cómo las aves ‘rechazan’ las ráfagas a través de la transformación de las alas, es decir, cambiando la forma y postura de sus alas.
En el experimento, realizado en el Laboratorio de Estructura y Movimiento del Royal Veterinary College, el equipo filmó a Lily, una lechuza común, deslizándose a través de una serie de ráfagas verticales generadas por los ventiladores, la más fuerte de las cuales fue tan rápida como su velocidad de vuelo. Lily es una ave de cetrería entrenada que es una veterana de muchos documentales sobre la naturaleza, por lo que no se inmutó en lo más mínimo por todas las luces y cámaras.
“Comenzamos con ráfagas muy suaves en caso de que Lily tuviera alguna dificultad, pero pronto descubrimos que, incluso a las velocidades de ráfagas más altas que pudimos hacer, Lily no se inmutó; ella voló directamente para obtener la recompensa de comida que tenía su entrenador, Lloyd Buck ”, comentó el profesor Richard Bomphrey del Royal Veterinary College.
“Lily voló a través de las ráfagas de baches y constantemente mantuvo la cabeza y el torso increíblemente estables sobre la trayectoria, como si estuviera volando con un sistema de suspensión. Cuando lo analizamos, lo que nos sorprendió fue que el efecto del sistema de suspensión no se debió solo a la aerodinámica, sino que se benefició de la masa en sus alas. Como referencia, cada una de nuestras extremidades superiores es aproximadamente el 5% de nuestro peso corporal; para un pájaro es aproximadamente el doble, y usan esa masa para absorber eficazmente la ráfaga ”, dijo el Dr. Jorn Cheney, autor principal del Royal Veterinary College.
“Quizás lo más emocionante es el descubrimiento de que la parte más rápida del efecto de suspensión está integrada en la mecánica de las alas, por lo que las aves no necesitan hacer nada para que funcione. La mecánica es muy elegante. Cuando golpea una pelota en el punto óptimo de un bate o raqueta, su mano no se sacude porque la fuerza allí se cancela. Cualquiera que practique un deporte de bate y pelota sabe lo fácil que se siente. Un ala tiene un punto dulce, como un murciélago. Nuestro análisis sugiere que la fuerza de la ráfaga actúa cerca de este punto óptimo y esto reduce notablemente la perturbación del cuerpo durante la primera fracción de segundo. El proceso es automático y gana el tiempo suficiente para que se activen otros procesos de estabilización inteligentes ”, añadió el Dr. Jonathan Stevenson de la Universidad de Bristol.
El Dr. Windsor dijo que el siguiente paso de la investigación, que fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación (ERC), la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y el Wellcome Trust, es desarrollar sistemas de suspensión bioinspirados para aviones de pequeña escala.
Referencia: “Las alas de los pájaros actúan como un sistema de suspensión que rechaza las ráfagas” por Jorn A. Cheney, Jonathan PJ Stevenson, Nicholas E. Durston, Jialei Song, James R. Usherwood, Richard J. Bomphrey y Shane P. Windsor, 21 de octubre de 2020 , Actas de la Royal Society B.
DOI: 10.1098 / rspb.2020.1748
