V - образная формация — симметричная V - образная или шевронная форма полета . В природе она встречается у гусей , лебедей , уток и других перелетных птиц , повышая их энергетическую эффективность , в то время как в человеческой авиации она используется в основном в военной авиации , на авиашоу и иногда в коммерческой авиации .
Полет в форме буквы V, вероятно, повышает энергоэффективность. Обычно в этой форме летают крупные птицы, поскольку более мелкие птицы создают более сложные потоки воздуха, которые трудно использовать задним членам. [1] Формации V также повышают топливную эффективность самолетов .
V-образная форма, возможно, повышает эффективность полета птиц, особенно на длинных миграционных маршрутах. [2] Это позволяет птицам, следующим за ними, использовать подъемную силу восходящего потока из-за вихрей на кончиках крыльев ведущей птицы. [3] [1] Восходящий поток помогает каждой птице поддерживать собственный вес в полете, так же как планер может подниматься или поддерживать высоту неограниченно долго в восходящем воздухе. Ученые подозревают, что птицы способны находить место, где подъем наиболее желателен, либо визуально, либо ощущая поток воздуха своими перьями. [1]
Предыдущие исследования показали, что птицы могут использовать менее 20–30 процентов энергии. Согласно статье 1970 года, в V-образной формации из 25 особей каждая птица может добиться снижения индуцированного сопротивления и в результате увеличить дальность полета на 71%. [4] В исследовании Nature 2001 года исследователи использовали трекеры на пеликанах и получили результаты, что пеликаны, летящие в одиночку, имеют более высокую частоту сердечных сокращений и машут крыльями чаще, чем те, которые летят в V-образной формации. [5]
В V-образной формации некоторые птицы предпочитают летать слева, некоторые справа, а некоторые в центре. [6] Птицы, летящие на концах и впереди, меняются местами в соответствии с циклами, чтобы равномерно распределить усталость от полета среди членов стаи. Канадские гуси , утки и лебеди обычно образуют клубок в V-образной формации. [7] Таким образом, форма полета варьируется вокруг V-образной формы и не остается постоянной.
Полет в форме V зависит не только от положения, но и от времени взмахов. Птицы позади будут синхронизироваться с рисунком взмахов ведущей птицы, чтобы следовать за следом восходящего потока, оставленным птицей впереди. [1] Всякий раз, когда птица летит, чтобы оказаться прямо позади другой, она меняет рисунок взмахов, чтобы противостоять силе нисходящего потока. [1]
В ходе эксперимента с ибисами исследователи обнаружили, что полет в форме буквы V — это навык, с которым они не рождаются. [6] Когда они впервые летали вместе, они не летали в форме буквы V. Однако со временем они начали учиться летать в этой форме, как будто они были самоучками или научились этому, наблюдая за другими ибисами.
.jpg/1280px-V_(14548957164).jpg)
Формация "V" или "Vic" является базовой формой полета для военных самолетов во многих ВВС. Формация Vic также распространена в церемониальных пролетах и полетах на авиашоу .
Аналогичное преимущество аэродинамики пытались использовать инженеры и летчики-исследователи. Воздушный поток от законцовок крыльев самолета может обеспечить подъемную силу для самолетов позади, обеспечивая более эффективный полет. Исследовательский центр полетов Драйдена NASA инициировал программу NASA Autonomous Formation Flight, которая включала в себя систему приборов полетов в формации, которая использует GPS , чтобы позволить самолету автоматически позиционироваться в точном местоположении формации. [8] Целью этой программы была экономия устойчивых 10 процентов топлива, и экспериментальные данные показали, что можно достичь до 15 процентов. Такое сокращение расхода топлива может также уменьшить количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в окружающую среду. [8]
Командование воздушной мобильности , на долю которого приходится 20 процентов всего потребления топлива для авионики федеральным правительством США, также экспериментирует с изменениями в автопилоте, чтобы найти наилучший компромисс между уменьшенным сопротивлением «вихревого серфинга» и полученными «качествами полета» при полете через спутный след другого самолета. [9] [10]
Airbus предприняла попытки сократить потребление топлива в коммерческой авиации с помощью своего проекта Fello'fly [11] , в котором два коммерческих самолета летят в форме буквы V. Поскольку большие самолеты на высокой скорости создают огромные вихри на своих крыльях, два самолета будут лететь на расстоянии примерно 1,5–2 миль друг от друга, вблизи плавного течения восходящего потока. Таким образом, можно сэкономить значительную часть топлива, не жертвуя комфортом пассажиров.
Тестовые полеты были выполнены с использованием двух вертолетов AS350 Écureuil , и результаты показали, что для второго самолета за одну поездку можно сократить расход топлива на 5–10 процентов. Этот процент за полет означает несколько тонн реактивного топлива и выбросов углекислого газа . [11] Тем не менее, необходимо рассмотреть эксплуатационные и финансовые проблемы и экономию между авиакомпаниями, а также графики данных о местоположении и высоте для самолетов с похожими маршрутами, чтобы летать вместе. [11]
Этот список не является исчерпывающим, поскольку он не охватывает всех птиц, летящих в форме буквы V. [12]
Реальный полет мигрирующих птиц, пространственная конфигурация V-образной формации. Реальный набор данных из фотографии миграции птиц из Северной Германии.
Медиафайлы по теме V-образные построения на Wikimedia Commons