Летающие рыбы-полурылы раскрывают секреты самолетов с тандемным крылом

Рыбы-полурылы вида Hemiramphus far способны летать над поверхностью моря, но, в отличие от настоящих летучих рыб, у них нет больших тазовых плавников, которые служат хвостовым крылом. Исследование доктора Ёсинобу Инада из Университета Токай (Япония) показывает, как эти рыбы решают проблему полета, и дает подсказки для оптимальной конструкции самолетов с тандемным крылом.

Уникальный механизм полета

• Проблема: У полурылов отсутствуют крупные тазовые плавники, которые у других летучих рыб (например, японской летучей рыбы) выполняют роль горизонтального хвостового оперения, как у самолета.
• Решение: Полурылы поворачивают заднюю часть тела на 90°, используя свои широкие спинной и анальный плавники в качестве горизонтального хвостового крыла.

  "Удивительно, но они решают эту проблему, поворачивая заднюю часть тела на 90 градусов и используя свои широкие спинной и анальный плавники в качестве горизонтального хвостового крыла", — объясняет доктор Инада.

Это поведение уникально среди родственных видов, способных выпрыгивать из воды.

Эволюционная адаптация и аэродинамика

Полурылы летают, чтобы спастись от крупных хищников, таких как рыбы и дельфины, поскольку воздух примерно в 1000 раз менее плотный, чем вода.

• Эволюция: У полурыла самое большое количество позвонков среди японских полурылов, что и позволяет ему скручивать заднюю половину тела на четверть оборота.
• Аэродинамическая оптимизация: Исследование также показало, что рыбы, вероятно, приподнимают заднюю часть тела над основными грудными плавниками-крыльями. Это уменьшает негативный эффект сбегающего потока воздуха (downwash) от основного крыла на хвостовое, что положительно влияет на подъемную силу и летные характеристики.

Методология и значение

Для проверки гипотез доктор Инада создал точную 3D-модель полурыла, напечатанную на 3D-принтере, и проанализировал ее летные характеристики с разным положением хвостового крыла в аэродинамической трубе.

Исследование демонстрирует, как изучение биомеханики полурылов может предоставить полезную информацию для проектирования более эффективных самолетов с тандемным крылом, у которых взаимодействие сбегающих потоков между крыльями остается значительной инженерной проблемой.