Cómo las moscas de la fruta realizan giros en vuelo

Las habilidades de vuelo vertiginosas de los insectos son asombrosas de observar. Pero también es un rasguño para los físicos e ingenieros que conocen desde hace mucho tiempo la dependencia de la escala de la aerodinámica que hace que el vuelo sea un asunto bastante diferente para una mosca de la fruta que para una paloma o un jumbo.

Si bien conocemos desde hace siglos los principios de sustentación que mantienen un avión en el aire, los físicos han descubierto solo en los últimos 10 años aproximadamente cómo las alas de los insectos crean sustentación a través de la generación de vórtices y la interacción con ellos.

Habiendo resuelto ese acertijo, la atención se centra en la forma en que los insectos voladores controlan su movimiento. La pregunta es ¿cómo manipulan estos voladores sus alas para ejecutar giros en vuelo, a veces extremadamente bruscos y a una velocidad relativamente alta?

La respuesta proviene hoy de Jane Wang y sus amigos de la Universidad de Cornell, que han estudiado la forma en que giran las moscas de la fruta utilizando tres cámaras en ángulo recto que registran imágenes a una velocidad de 8000 cuadros por segundo, o alrededor de 35 cuadros por batido de alas.

Las moscas de la fruta generan elevación y propulsión al mover sus alas hacia adelante y hacia atrás en una especie de movimiento de remo. Las imágenes de películas de alta velocidad muestran que, en vuelo constante, el ángulo de ataque de cada ala es aproximadamente el mismo durante los golpes hacia adelante y hacia atrás y que el movimiento del ala izquierda refleja el de la derecha. Entonces, en vuelo constante, el par generado por cada ala se cancela.

Pero durante un giro, Wang y compañía dicen que una mosca de la fruta cambia el ángulo de ataque de un ala alrededor de 9 grados, lo que genera una resistencia adicional que hace que la mosca de la fruta gire.

Así que imagina mirar hacia abajo a una mosca de la fruta en vuelo. Un cambio en el ángulo de ataque del ala derecha genera un arrastre que hace que la mosca gire en el sentido de las agujas del reloj.

Lo interesante del análisis del equipo de Wang son sus conclusiones sobre cómo una mosca de la fruta controla este cambio en el ángulo del ala. Parece que gran parte de la capacidad de volar de una mosca es una función de la fuerza y ​​elasticidad de las alas mismas: están diseñadas para remar. Eso reduce inmediatamente la carga de mando y control sobre el sistema nervioso central de la mosca de la fruta.

Esta es una idea llamada dinámica pasiva en la que el diseño de un sistema incluye la capacidad de controlar el movimiento de forma predeterminada, como la capacidad de un volante para orientarse en vuelo.

Wang y sus colegas dicen que el giro parece que se ejecuta mediante una modificación muy pequeña del comportamiento de resorte de la bisagra del ala. Y que esto se puede hacer fácilmente con un músculo relativamente pequeño.

Nuestro modelo predice que los músculos de vuelo de las moscas pueden actuar sobre varios batidos de alas para sesgar el cabeceo de las alas y, sin embargo, generar cambios en el movimiento del ala que inducen aerodinámicamente la maniobra, dice el equipo.

Eso puede sonar un tanto esotérico, pero debería resultar de gran valor para el creciente número de ingenieros que intentan construir microvehículos aéreos robóticos con alas de insectos.

Wang y sus colegas concluyen: El mecanismo simple utilizado por las moscas de la fruta puede ser bastante general y también debería simplificar el control de las máquinas voladoras.

¿Alguien escuchó ese zumbido?

Ref: arxiv.org/abs/0910.0671 : Las moscas de la fruta modulan el cabeceo pasivo del ala para generar giros en vuelo

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