Uçmayla İlgili Sineklerden Öğrenecek Çok Şey Var

Meyve sineği, 5 mm kanat genişliği ile uçan mikro robotların tasarımcılarına ilham kaynağı oldu.

Mühendisler, uzun zamandır sineklerin olağanüstü uçma yeteneğine sahip mikro-robotlar üretmeye çalışıyor. Ancak bu sırada birçok engelle karşılaşıyorlar.

Bu robot sinekler, tabii eğer uzun süreli görevler için yeterince verimli olabilecek şekilde yapılabilirlerse, çok çeşitli alanlarda örneğin casusluk, mayın bulma ve enkazlarda aramakurtarma görevlerinde kullanılabilir. Mühendisler ve biyologlar, uçak ve helikopter gibi uçan mikro-robotların, sineklerin gelişmiş uçuş kabiliyetini taklit edebilen robotlardan daha fazla enerji harcadığını düşünürdü. Bu düşünce, küçük böceklerin kanat çırpma hareketinin kaldırma kuvveti oluştururken daha az enerji harcadığı varsayımına dayanıyordu.

Sinek büyüklüğünde uçan robot yapma çalışmalarının altında yatan bu düşünce, Wageningen Üniversitesi'nden uzay ve havacılık mühendisi David Lenting ve Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden, böceklerin uçuşu konusunda uzman biyolog Michael Dickinson tarafından detaylı olarak incelendi. Araştırmacılar, sineklerin kanat çırparak havada asılı dururken sinek kanadına benzer kanatlar takılmış bir mikro helikopterden daha az enerji harcayıp harcamadığını görmek için yağ kabına batırılmış dev bir robot sinek kullandı. Helikopter pervanesi gibi dönen kanat, sinek kanadıyla aynı kaldırma kuvvetini oluştururken şaşırtıcı bir şekilde kanadı hareket ettirmekiçin onun yarısı kadar enerji harcıyordu. Bu sonuca göre, sinekler gibi havada asılı kalabilen robotlar, eğer helikopter pervanesi gibi dönen kanat kullanırsa, % 50 enerji tasarrufu sağlayabilir. Hem sinek kanadının verimli uçuş sağlayan biçiminden hem de helikopter pervanesinin enerji bakımından verimli dönme hareketinden esinlenmiş, enerji bakımından daha verimli, uçan mikro robotlar tasarlanabilir.

Meyve sineğinden 100 kez büyütülmüş robot mikro sinek. Gerçek meyve sineğinin kanatları çevresindeki havayı simüle etmek için yağa batırılmıştır.

Elde edilen sonuç, kanat çırpma sırasında kanatlar öne ve arkaya ivmelenirken çok fazla enerji harcanmasından kaynaklanıyor. Oysa sürekli aynı yönde dönen pervanede böyle bir enerji kaybı olmuyor. Yani mühendislerin sinekler kadar etkili uçan robotlar yapmak için sineklerin kanat hareketlerini taklit etmesine gerek kalmadı. Sinek kanatları hem kanat çırpma hareketinde hem de pervane gibi döndürüldüğünde, aerodinamik kuramının öngördüğünün iki katı kaldırma kuvveti oluşturuyor. Bunun nedeniyse; kanadın ön kenarına paralel oluşan anafor. Önceden beri bilinen bu anafor etkisi kanadın üzerindeki basıncı azaltarak kanadı yukarı doğru çekiyor, böylece sineğin havalanmasına yardımcı oluyor.

Bu çalışma, her ne kadar kanatların pervane gibi dönmesinin çırpılmasından daha verimli olduğunu gösterse de, hâlâ uçmayla ilgili olarak sineklerden öğreneceğimiz çok şey var. Bu küçücük canlılar, saatlerce uçabilirken, insan yapımı robotlar mikro pilleriyle havada ancak birkaç dakika kalabiliyor. Ayrıca böcekler enerji depolamada ve hareket sağlamada o kadar verimliler ki; uçuş sırasında enerji verimliliğine insan yapımı en iyi robotlardan çok daha az bağımlılar. Yani insanların uçan robot tasarımlarını iyileştirmek için doğadan öğrenecekleri çok şey var, özellikle de sineklerden.

Güncelleme: 09/09/2009
Kaynak: "Micro Flying Robots can Fly more Effectively than flies", alphagalileo, (M. Akif Gürbüz, Bilim ve Teknik, Eylül, 2009), 28/07/2009.