Strömungsphänomene und Lagestabilität fliegender Insekten bei aerodynamisch induzierten Perturbationen

空气动力学引起的扰动期间飞行昆虫的流动现象和位置稳定性

• 批准号: 178921385
• 负责人: Professor Dr. Fritz-Olaf Lehmann
• 金额: --
• 依托单位: Abteilung Tierphysiologie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2009-12-31 至 2012-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/178921385?language=en
• 关键词: Str; mungsph; nomene; und; Lagestabilit

Das lokomotorische System fliegender Tiere reagiert erstaunlich robust auf aerodynamische Störungen (Perturbationen) aus der Umwelt. In Gegensatz zu terrestrischen Tieren, lösen aerodynamische Perturbationen durch Luftturbulenzen bei fliegenden Tieren jedoch signifikante Veränderungen in der flugbedingten Umströmung von Körper und Flügeln aus. Infolge der hohen Reibung mit dem umgebenden Medium und des geringen Steuerbereichs für die motorische Kontrolle, stellt der Ausgleich von Perturbationen eine Herausforderung besonders im Flug kleiner Insekten dar. Erst die Fortschritte in der Aufklärung der instationären Strömungsverhältnisse an schlagenden Insektenflügeln ermöglichen zur Zeit ein besseres Verständnis der Veränderungen von Strömungsvorgängen und Kräften bei aerodynamischen Perturbationen. Flugstabilität unter turbulenten Strömungsverhältnissen hängt neben den Eigenschaften des Strömungsfelds jedoch auch davon ab, wie das sensorische System des Tiers auf Lageveränderungen reagiert und das von den Flügeln kontrollierte Strömungsfeld reflektorisch moduliert. Das komplizierte Wechselspiel aus Körperlageveränderungen durch Turbulenzen und sensorischer Kontrolle steht dabei im Mittelpunkt aktueller Forschung in Vögeln und Insekten. Im vorliegenden Projekt sollen sowohl auf biologischer als auch auf strömungsmechanischer Ebene die Mechanismen untersucht werden, mit denen fliegende Insekten auf hoch-dynamische Perturbationen reagieren und den Körper stabilisieren. Hierfür soll die sensomotorische Reaktion des Flugsystems freifliegender Fliegen auf aerodynamische Perturbationen durch Turbulenzen untersucht und die Strömungsverhältnisse im Bereich der Flügel und des Körpers, einschließlich der Lagestabilität des Tiers, quantifiziert werden. Dieser biologisch-technische Ansatz bietet die Möglichkeit, instationäre Strömungsvorgänge und das funktionelle Design des Flugmotors eines biologischen Modellsystems (Taufliege) unter simulierten natürlichen Umweltbedingungen im Detail zu verstehen und diese Konzepte in der Zukunft für die Fortentwicklung von autonomen, biomimetischen Flugrobotern (Micro Air Vehicles, MAV) bereitzustellen.

动力系统飞行器在空气动力学扰动下具有很强的鲁棒性。在陆地飞行中，由飞行器产生的空气动力扰动对Körper和Flügeln的飞行影响很大。在动力控制系统中，采用介质和加热器的高Reibung的信息，在飞行小仪器中显示了一个由扰动引起的Ausgleich。首先，在空气动力学扰动下，在增强气流的过程中，通过对气流的扰动进行最佳的验证，非线性Strömungsverhältnissen的飞行稳定性需要Strömungsfeld的特征值，如层的传感器系统和Flügeln控制Strömungsfeld反射模。Das komplizierte Wechselspiel aus Körperlageveränderungen durch Turbulenzen und sensorischer Kontrolle steht dabei im Mittelpunkt aktueller Forschung in Vögeln und Insekten.我准备在生物学上解决这个项目，也可以在韦尔登的机械结构上解决这个问题，并在高动态扰动下进行飞行。因此，通过对湍流和气流和气流扰动的研究，可以对自由性别飞行系统的感测运动反应进行量化，即韦尔登的滞后性。该生物学技术模拟了飞行器的运动、结构和功能，设计了一个生物学模型系统（Taufliege），在细节上模拟了自然环境，并在微型飞行器（MAV）的生物模拟中进行了对比。