Увеличение частоты взмаха

УВЕЛИЧЕНИЕ ЧАСТОТЫ ВЗМАХА [c.179]

Увеличение частоты взмаха крыла в эволюции сопровождается ростом скорости движения его вершины, тогда как скорость вращения крыла вокруг его продольной оси в крайних точках взмаха меняется мало (по-видимому, в силу механических особенностей крыловых сочленений). В то же время, как было показано в предыдущей главе, угол вращения возрастает. Следовательно, единственный результат роста частоты взмаха — увеличение скорости поступательного движения крыла. Это, в свою очередь, ведет к уменьшению размеров образующихся вихревых колец [55]. [c.148]

Наиболее крупным эволюционным завоеванием полетной функции насекомых оказалась способность к высокой частоте взмахов. Увеличение частоты колебания крыльев сопряжено с уменьшением их амплитуды. Кроме того, рост частоты взмаха [c.88]

В целом можно отметить следующие основные тенденции в эволюционном преобразовании кинематики крыльев насекомых 1) выпрямление траектории движения крыльев со сближением ее нисходящей и восходящей ветвей 2) увеличение частоты колебания крыльев 3) снижение амплитуды взмаха 4) уменьшение угла наклона плоскости взмаха к продольной оси тела и связанное с этим уменьшение угла атаки крыльев в фазе спуска, а также увеличение угла вращения крыла вокруг своей продольной оси в крайних точках траектории 5) уменьшение угла наклона тела к горизонту 6) повышение синхронности движения пар крыльев. [c.89]

В предыдущей главе было показано, что за машущими крыльями насекомого с относительно невысокой частотой взмаха образуется система сцепленных вихревых колец, сагиттальное сечение которой дает обращенную вихревую дорожку. Такая же дорожка возникает за взмахивающим хвостовым плавником рыбы [134], колеблющейся механической моделью крыла [37, 55, 63, 68, 168] в том случае, если создается пропульсивная сила. Таким образом, признаком создания тяги является образующаяся за телом обращенная вихревая дорожка. Изучение различных периодических движений, включающих поступательные и вращательные колебания, показывает, что за телом, совершающим чисто поступательные колебания, дорожка не образуется. Если крыло совершает только вращательные колебания относительно средней линии хорды, то в следе мы находим попарно расположенные и вращающиеся навстречу друг другу вихри [133] в этом случае пропульсивная сила также не создается. Когда взмахи представляют собой комбинацию вращательных и поступательных колебаний, тяга возрастает по мере увеличения фазового угла между ними, достигая максимума при 90° [40, 41]. В то же время, если на колеблющееся тело набегает поток, то за счет одних только вращательных или поступательных колебаний генерируется пропульсивная сила. Эти данные дают возможность определить условия, необходимые для создания аэродинамических сил предками крылатых насекомых. [c.163]

Сцепленность крыльев передней и задней пары явилась предпосылкой для увеличения частоты взмаха (рис. 78, в). Повышение частоты колебания крыльев связано с расширением физиологических возможностей крыловых мышц, что отразилось на их строении. На смену наиболее примитивному гистологическому типу крыловых мышц — трубчатому — приходит плотноупако-ванный, свойственный поденкам, некоторым заднемоторным и большинству функционально двукрылых насекомых. Максимальная частота взмаха, зарегистрированная среди насекомых средних и крупных размеров с плотноупакованным типом крыловых мышц, отмечена у некоторых бражников — 90—95 Гц. Наибольшую частоту взмаха обеспечивает крыловая мускулатура фибриллярного типа. Главная особенность мышц последнего типа — несовпадение частоты мышечных сокращений с частотой возбуждающих их нервных импульсов, за что они получили название асинхронных. Асинхронные мыщцы свойственны перепончатокрылым, двукрылым, жукам, а также мелким представителям некоторых других групп [98]. [c.179]

Увеличение эффективности передачи усилия с мышц на крылья подразумевает появление и совершенствование механизмов, в основе которых лежит использование упругих свойств скелета. Можно выделить три группы предпосылок, способствовавших становлению этих механизмов 1) увеличение частоты взмаха, т. е. более частое вовлечение сил упругой деформации 2) дифференциация крыловых мышц на две группы — продуцирующие тягу и контролирующие параметры взмаха через изменение положения элементов скелета первым свойственна высокая частота сокращения, вторым — низкая 3) формирование различных упругих элементов скелета суставных головок, участков с повышенной упругостью. Важной вехой в развитии автоматизма движения крыльев стало слияние отдельных частей скелета птероторакса с участками переднегруди и брюшка в единый жесткий каркас и появление функциональной, а затем анатомической двукрылости. [c.184]

Угол наклона плоскости взмаха обычно оценивается по ее отношению к вертикальной оси, проходящей через центр тяжести тела [237]. Если рассматривать угол между плоскостью взмаха и продольной осью тела насекомого, то более наглядными становятся условия работы крыловых сочленений. У насекомых с низкой частотой взмахов крыльев этот угол, колеблясь от 70 до 110°, в среднем составляет 90°. Кроме того, возможности изменения этого угла в целом невелики у медленномашущих насекомых, но возрастают с повышением частоты взмаха. Еще Ф. Штельвааг [222] заметил, что медоносная пчела в зависимости от направления полета по-разному ориентирует плоскость взмаха. Аналогично, пилильщики характеризуются большой свободой ориентации плоскости взмаха, а у двукрылых любой маневр сопровождается изменением угла наклона плоскости взмаха к продольной оси тела. В то же время он жестко фиксирован у тараканов, богомолов, скорпионницы, вислокрылки, а также у всех поденок и веснянок (задние крылья). Как показывают наблюдения, для представителей двух последних отрядов единственный доступный способ изменения положения плоскости взмаха относительно горизонта заключается в уменьшении или увеличении угла наклона тела. Исключение в этом плане составляют сетчатокрылые. Например, у златоглазки при наборе высоты угол между плоскостью взмаха и продольной осью тела может изменяться на 70° (таблица). [c.75]

Параллельно с ростом в эволюции частоты взмахов и уменьшением их амплитуды наблюдается увеличение угла вращения крыльев вокруг своей продольной оси при пронации и супинации. Происходит это вследствие уменьшения угла наклона плоскости взмаха к продольной оси тела. У двукрылых угол вращения крыла вокруг своей продольной оси может достигать 180°, особенно при маневрировании. Заметно сокращение фазы спуска у сеноедов и изученных представителей отряда Homoptera (тля, листоблошка, цикадка-циксиус, пенница). Для трех последних характерно сильное вращательное колебание в крайних точках взмаха заднего крыла относительно переднего. [c.89]

Для оценки направления аэродинамической результирующей силы и, следовательно, соотношения подъемной силы и тяги удобно определять угол наклона плоскости взмаха к направлению полета, которое при перемещении насекомого без потери и набора высоты совпадает с линией горизонта (рис. 29). Минимальное значение этого параметра отмечено при ховеринге первого типа (таблица). В среднем у медленномашущих насекомых угол наклона плоскости взмаха к горизонту составляет 60—80° (рис. 32). Насекомым с высокой частотой колебания крыльев и летающим, как правило, быстро свойственна пологая плоскость взмаха (рис. 32). При небольших значениях угла наклона плоскости взмаха к горизонту увеличение скорости полета ведет к уменьшению угла атаки крыльев в меньшей степени (рис. 33, /), чем при отвесном положении плоскости взмаха. В последнем случае увеличение скорости полета и, следовательно, горизонтального компонента набегающего на крыло потока может привести к невозможности создания аэродинамических сил из-за уменьшения угла атаки крыльев (рис. 33, 2). Отсюда можно [c.75]

Исследуя зависимость частоты взмахов крыльев от атмосферного давления, Л. Чэдвик [93] и О. Сотавальта [220] пришли к выводу, что она практически не меняется, даже при резком (в несколько раз) уменьшении плотности воздуха, что особенно выражено у крупных быстромашущих насекомых [220]. Травматическое укорочение крыльев двукрылых и перепончатокрылых, а также их искусственное утяжеление приводили соответственно к увеличению или уменьшению частоты взмаха. Тот факт, что укорочение одного крыла меняет частоту колебания обоих крыльев, а также ее стабильность при разном атмосферном давлении указывает на наличие резонансной частоты в системе крыло — корпус. Эта особенность существенно отличает насекомых от птиц, крыловое сочленение которых лишено упругого элемента [5]. Наружный скелет насекомых ограничивает увеличение индивидуальных размеров, но в то же время именно он создает предпосылки для вовлечения сил упругости в движение крыльев. Реализация этих сил и стала основным направлением эволюции крылового аппарата. Мелкие тергоплевральные и другие мышцы высших двукрылых и перепончатокрылых, изменяя взаимное расположение элементов скелета, могут менять собственную частоту колебания крыльев, осуществляя таким образом контроль полета. [c.185]

Уменьшение размеров тела, вызванное разными причинами, связано с увеличением амплитуды взмаха, частоты колебания крыльев, упрощением их структуры, изменением ориентации элементов микрорельефа, а также с возникновением нового типа супинационной деформации — симметричного отгиба вниз вершинной части крыла. В результате уменьшения размеров происходит как бы возврат к признакам предков полет вверх Осуществляется с вертикально ориентированным телом, увеличивается амплитуда взмаха, и крылья двигаются по траектории, перпендикулярной к продольной оси тела. [c.188]

Чем значительнее преимущества от того или иного эволюционного достижения , тем сильнее проявляется параллельно-конвергентный характер эволюционных преобразований. Наибольшие селективные преимущества обеспечивает увеличение экономичности, маневренности и скорости полета. Первое определило конвергентный характер преобразований при становлении планирующего полета у разнокрылых стрекоз и булавоусых чешуекрылых, второе — независимую работу крыльев разных сторон у стрекоз и двукрылых, способность к которой возникла у них независимо и основана на различных механизмах. Увеличение скорости полета, определяемое при равенстве размеров ростом частоты взмаха, происходит параллельно в разных линиях развития крылатых насекомых. [c.189]

Амплитуда взмаха определяется как угол между крайними положениями крыла в плоскости взмаха. Этот угол широко варьирует у разных видов, но в среднем колеблется около 120—130°. Наибольшее значение этого параметра (180°) наблюдается у тех насекомых, которым свойственно схлопывание крыльев в крайнем верхнем и нижнем положении (некоторые дневные чешуекрылые и большинство жесткокрылых). Большое значение амплитуды взмаха отмечено также у обыкновенной поденки (160°), домового сверчка (175°), некоторых веснянок и сетчатокрылых (150°), т. е. у сравнительно примитивных насекомых. В то же время крайне малая амплитуда взмаха крыльев свойственна разнокрылым стрекозам. Можно считать, что с увеличением в эволюции частоты колебания крыльев происходило уменьшение амплитуды взмаха. Наименьшее значение этого параметра (90°) в закрепленном полете обнаружено у наездника-офиона и бабоч-ки-сесии (таблица). Амплитуда взмаха мала у всех двукрылых, за исключением тех, которые характеризуются небольшими размерами. Поразительно низкое значение этого параметра у настоящих комаров [220] 25° у самцов и 45° у самок. Хотя амплитуда у свободно летающих насекомых определялась визуально, приведенные значения, возможно, не так уж сильно отличаются от реальных. [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология