Messung der Flügeldynamik und Aerodynamik von schwebenden Drohnenfliegen mit Flügelschäden

Zusammenfassung In dieser Studie führten wir aufeinanderfolgende einseitige und beidseitige Flügelschneidungen durch, um Flügelschäden bei Drohnenfliegen (Eristalis tenax) zu simulieren, und maßen die Flügeldynamik mithilfe von Hochgeschwindigkeitsfotografie. Zwei verschiedene Schneidarten wurden im künstlichen Flügelschaden in Betracht gezogen. Die aerodynamischen Kräfte und der Energieverbrauch wurden mittels numerischer Methodik ermittelt. Unsere wichtigsten Ergebnisse sind die folgenden. Unterschiedliche Schneidmethoden haben wenig Einfluss auf die Kinematik, die Kräfte und den Energieverbrauch von Insekten. Nach Flügelschaden trugen unter den potenziellen Strategien zur Anpassung der drei Euler-Winkel des Flügels das isolierte Anpassen des Schlagwinkels (φ) oder die Kombination der Anpassung des Schlagwinkels (φ) mit dem Anstellwinkel (ψ) am meisten zur Veränderung der vertikalen Kraft bei. Das Gleichgewicht des horizontalen Schubs kann durch die Anpassung des Abweichungswinkels (θ) unter der Bedingung des einseitigen Flügelschadens wiederhergestellt werden. Bei Berücksichtigung einer elastischen Energiespeicherung von null steigt die massenspezifische Leistung (P1) nach Flügelschaden signifikant an. Der Anstieg der massenspezifischen Leistung mit 100% elastischer Energiespeicherung (P2) ist jedoch sehr gering. Die zusätzlichen Kosten des einseitigen Flügelschadens bestehen darin, dass der Energieverbrauch des beschädigten Flügels und des intakten Flügels bei Berücksichtigung einer elastischen Energiespeicherung von null stark asymmetrisch ist. Die Insekten können die Probleme eines steigenden Energieverbrauchs und einer asymmetrischen Leistungsverteilung durch Speicherung und Wiederverwendung der negativen Trägheitsarbeit des Flügels mildern.