Embora tenha sido assumido que o deslizamento insta¡vel era a chave para a agilidade no voo dos pa¡ssaros, uma colaboração entre engenheiros aeroespaciais da Universidade de Michigan e bia³logos da Universidade de British Columbia revelou que a estabilidade desempenha um papel.

A descoberta pode levar ao projeto de aeronaves mais a¡geis, especificamente vea­culos aanãreos não tripulados (UAVs).

A descoberta éuma surpresa porque acreditava-se que as aves evolua­am constantemente para um voo menos esta¡vel, desde as longas e pesadas caudas de dinossauros das primeiras aves atéa agilidade de cauda curta das aves modernas. E, no entanto, do ponto de vista da controlabilidade do voo, não éum choque.

"Sempre me surpreendi com a forma como os pa¡ssaros podem deslizar aparentemente sem esfora§o por horas apenas para - em uma fração de segundo - realizar algum truque aºnico, como um mergulho ou outra manobra repentina e insta¡vel", disse Christina Harvey, Ph.D. . estudante de engenharia aeroespacial na UM e principal autor do estudo na Nature .

O voo insta¡vel requer vigila¢ncia constante para evitar colisaµes osum algoritmo de controle ajustando os flaps em um jato de combate ou um cérebro sinalizando os maºsculos paramudanças corretivas. Em contraste, o deslizamento esta¡vel pode corrigir passivamente o embate por rajadas, atécerto ponto.

“Fizemos uma análise evolutiva, liderada por Vikram Baliga, que mostrou de forma bastante convincente que havia uma forte força evolutiva levando as aves não a  estabilidade ou manobrabilidade, mas a  capacidade de transição entre elas”, disse Doug Altshuler, professor de zoologia da UBC. , que supervisionou os aspectos de biologia do projeto.

Harvey, que fez seus estudos de mestrado na UBC sob Altshuler, pretendia ajudar nos estudos de pa¡ssaros. No entanto, quando a pandemia tornou a viagem desaconselha¡vel, seus ex-colegas de laboratório coletaram dados para ela. Baliga, pesquisadora de pa³s-doutorado, e Jasmin Wong, Ph.D. estudante de zoologia, estudou 22 espanãcies de aves no Beaty Museum of Biodiversity da UBC. O museu coleta pa¡ssaros que morrem em zoola³gicos e santua¡rios de vida selvagem e os congela para futuras pesquisas.

"Acompanhamos o movimento das articulações do cotovelo e do punho, bem como toda a forma da asa durante a flexa£o e extensão da asa, e realizamos dissecção em espanãcimes do museu", disse Wong.

Ela e Baliga mediram cuidadosamente o comprimento, a largura e a massa de cada parte principal do corpo de uma ave, incluindo a cabea§a, o tronco, as asas e a cauda. Harvey então desenvolveu um modelo de computador que lia essas informações e calculava onde estãoo centro de gravidade de cada ave osuma espanãcie de ponto de equila­brio. Apoiando-se em trabalhos anteriores, Harvey estimou o ponto neutro de cada forma de asa oso local no pa¡ssaro onde se o centro de gravidade fosse colocado ali, a posição do pa¡ssaro não seria afetada por distúrbios como rajadas de vento.

A chave para a estabilidade éonde esses dois pontos oso centro de gravidade e o ponto neutro osestãoem relação um ao outro. Quando o ponto neutro estãona frente do centro de gravidade, um pa¡ssaro planador éesta¡vel, o que significa que se uma rajada de vento o derrubar em uma inclinação para cima, o pa¡ssaro retornara¡ passivamente a  sua posição inicial sem alterar sua postura. No entanto, se o ponto neutro estiver atrás do centro de massa, a ave continuara¡ se inclinando cada vez mais para cima, a menos que tome uma ação corretiva.

“Combinando todas essas várias informações para cada espanãcie individual, criamos modelos que nos deram uma compreensão de como uma espanãcie pode mudar sua própria estabilidade ou instabilidade enquanto voa”, disse Baliga.

Acontece que a maioria das espanãcies de aves modernas pode manipular o ponto neutro para estar a  frente ou atrás do centro de gravidade, alterando a forma de suas asas, permitindo que modifiquem sua estabilidade sob demanda.

"Pesquisadores que trabalham em aeronaves que se transformam hámuito citam o voo de pa¡ssaros como motivação. A experiência única de Christina e as pesquisas subsequentes ajudaram a colocar essas alegações em termos anala­ticos, tornando uma ciência precisa do voo das aves e como ele se relaciona com a transformação de UAVs", disse Daniel Inman. , o Harm Buning Collegiate Professor de Engenharia Aeroespacial da UM, que supervisionou o lado de engenharia do projeto.

Harvey mencionou um desses estudos, no qual um drone inspirado em pa¡ssaros poderia fazer a transição entre planar esta¡vel e insta¡vel, varrendo suas asas para trás. No entanto, esses pesquisadores descobriram que controlar a aeronave durante essa transição era um desafio.

"Meu pra³ximo passo écontratar um especialista em controle para uma nova colaboração", disse Harvey. "Se queremos que nossos UAVs cheguem la¡, quanto trabalho isso vai dar? Isso évia¡vel?"