O voo da coruja através de rajadas de vento pode inspirar novos projetos de aeronaves

Os pássaros são uma grande inspiração para muitas tecnologias na indústria da aviação, mas as aeronaves humanas ainda não conseguem igualar sua capacidade de voar direto e constante durante as tempestades. No entanto, uma equipe de cientistas da Universidade de Bristol e do Colégio Real Veterinário descobriu o segredo das aves para combater a velocidade do vento tão rápido quanto seu próprio vôo. Os sistemas musculoesqueléticos lidam com muitas perturbações ambientais sem controle neurológico. Essas respostas preflexas passivas ajudam os animais a se moverem rapidamente por terrenos complexos.

- "Voamos há pouco mais de 110 anos. Desde o início sabíamos que obter sustentação suficiente para voar era um desafio, mas era mais fácil quando comparado com estabilidade e controle do voo", disse o professor Richard Bomphrey, um dos autores do estudo. - "Nós construímos aeronaves de asas rígidas, principalmente porque a matemática é um pouco mais fácil, já que asas rígidas se comportam de maneira mais previsível."

Isso funciona para certas condições de vôo, onde uma forma de asa rígida é ideal. Mas, para melhorar o desempenho do voo em ventos fortes, um design diferente e bioinspirado para as asas de uma aeronave seria melhor.

Para descobrir como as aves lidam com o vento, a equipe observou o voo de um açor-nortenho, uma águia-rapace, uma coruja-fulva e uma suindara. Esta última, que se chamava Lily, é a estrela da publicação da equipe no Proceedings of the Royal Society B Journal.

- "Construímos um gerador de rajadas para que pudéssemos definir a velocidade e a direção do vento e, em seguida, encorajamos Lily a planar exatamente onde queríamos que ela fosse", disse Richard. - "Tínhamos câmeras de alta velocidade e algumas câmeras de captura de movimento instaladas nela, com as quais poderíamos fazer um processo chamado estereofotogrametria; uma maneira de obter formas tridimensionais de um par de câmeras."

Observando Lily através dessas câmeras, a equipe descobriu que durante o voo suas asas agiam como um sistema de suspensão, estabilizando a trajetória da cabeça e do tronco em ventos fortes.

Se os preflexos desempenham um papel substancial no vôo animal é incerto. Mas a pesquisa descobriu que a suindara consegue reduzir os efeitos de rajadas verticais ao se elevarem rapidamente sobre o ombro. Este mecanismo preflexo rejeitou o impulso de rajada por meio de efeitos inerciais, diminuindo o impulso previsto para o tronco e a cabeça em 32% nos primeiros 80 ms, antes que os mecanismos aerodinâmicos entrassem em vigor.

Na mudança das condições climáticas, a ave gira suas asas em torno do ombro, de modo que a rajada bate exatamente naquele ponto ideal, assim todas as forças e torques se cancelam na dobradiça da articulação do ombro. A asa se move, mas o corpo não.

A equipe diz que esse conhecimento pode inspirar novos projetos para a indústria da aviação, inicialmente começando com aeronaves não tripuladas e de pequena escala, mas eventualmente influenciando aviões de passageiros.

- "A tecnologia está totalmente pronta para funcionar, porque é um fenômeno que observamos em aves. A parte principal é que você deve ter a dobradiça e deve ter o alinhamento correto. Isso pode ser feito apenas movendo onde a massa está", disse Richard. - "Na verdade, já fizemos alguns protótipos de nós mesmos com alguns planadores de brinquedo, demonstrando o mesmo princípio que vimos nas aves, rejeitando cerca de 40% exatamente da mesma rajada, no laboratório sem nenhum computador de bordo."

O movimento reduzido do torso em condições exigentes simplifica tarefas cruciais, como pouso, captura de presas e rastreamento visual, sobretudo para uma ave de rapina. A implementação de um mecanismo preflexo semelhante em futuras aeronaves de pequena escala ajudará a mitigar os efeitos de rajadas e turbulência sem carga computacional adicional.