Tiến sĩ John  Young đến từ trường đại học  New South Wales cùng một nhómcác nhà nghiên cứu  về cơ chế bay của động vật thuộc khoa Động vật học,trường Đại học  Oxford đã sử dụng các camera  kỹ thuật  số tốc độ cao đểghi hình những con châu chấu trong một ống gió, từ đó ghi lại được hìnhdáng cánh của châu chấu thay đổi như thế nào trong khi bay. Họ sử dụngthông tin này để tạo ra một mô hình máy tính  tái lập luồng khí và sứcép do chuyển động đập cánh phức tạp của châu chấu.

Kết quả đột phá được công bố trên tờ Science số ratuần này, đồng nghĩa với việc các kỹ sư lần đầu hiểu được bí mật khíđộng học của một trong những loài động vật bay hiệu quả nhất trong tựnhiên. Đây chính là thông tin  quan trọng  góp phần tìm cách tạora máy bay tự động siêu nhỏ sử dụng trong các tình huống như tìm kiếmvà giải cứu, ứng dụng quân sự  và khảo sát các khu vực  nguy hiểm.

“Giờ đây, cái gọi là “bumblebee-paradox”(“nghịch lý ong nghệ) cho rằng côn trùng không tuân theo các quy luậtkhí động học đã bị bác bỏ. Khí động học hiện đại thực sự có thể được ápdụng chính xác  trên cơ chế bay của côn trùng,” tiến sĩ Young, giảng viên trường Kỹ thuật  Cơ khí, Dân dụng và Không gian vũ trụ thuộc Học viện Quốc phòng Australia, cho biết.

“Các hệ thống  sinh học đã được tối ưu hóa do sứcép tiến hóa trải qua hàng triệu năm, và chúng chứa hàng ngàn ví dụ vềsự vượt trội của tạo hóa so với những gì con người  có thể làm ra.”

Tiến sĩ Young nói: “Đôi cánh được cấu tạo vôcùng tinh vi của một con côn trùng, với những đường cong và nếp xoắn,với những bề mặt gợn nhấp nhô đúng chỗ, là một cấu trúc vượt xa nhữnggì con người  tạo ra trên cánh máy bay kiểu dáng  khí động học.”

Minhhọa về các dòng khí quanh cánh của một con châu chấu đang bay. (Ảnh:Nhóm nghiên cứu  cơ chế bay của động vật, Khoa Động vật học, đại họcOxford và tiến sĩ John  Young, đại học  New South Wales – Học viện Quốcphòng Úc)

“Cho tới mãi gần đây, người ta vẫn chưa thể đođạc được hình dáng thực sự của cánh côn trùng khi bay – phần vì cánhchúng đập quá nhanh, phần vì hình dáng cánh quá phức tạp.”

“Châu chấu là một vật nghiên cứu  rất thú vị đốivới các kỹ sư do chúng có khả năng bay được khoảng cách cực xa chỉ vớimột phần năng lượng hạn chế.”

Sau khi mô hình máy tính  về chuyển động của cánh châu chấu được hoàn thiện, các nhà nghiên cứu  đã cho chạy các mô hình để tìm hiểu tại sao cấu trúc cánh của loài này lại phức tạp đến vậy.

Trong một thử nghiệm, họ đã bỏ đi tất cả những đườngcong và nếp gấp, chỉ để lại các nút xoắn; còn ở một thử nghiệm  khác, họthay thế cánh bằng các mảng phẳng, cứng. Kết quả cho thấy các mô hìnhđơn giản hóa cũng tạo ra sức nâng, nhưng kém hiệu quả hơn nhiều, do đóchâu chấu cần gấp nhiều lần năng lượng để bay được.

“Thông điệp dành cho các kỹ sư đang cố gắng  xâydựng phi cơ siêu nhỏ phỏng theo cấu tạo của côn trùng là, việc côntrùng nâng cánh lên cao khá đơn giản và con người  có thể dễ dàng bắtchước, nhưng để đạt được hiệu quả như những chuyến bay xuyên lục địacủa châu chấu thì các chi tiết thiết kế  cánh phải đạt tới độ vô cùngtinh vi,” tiến sĩ Young nói.

Nhóm tham gia nghiên cứu  đến từ đại học  Oxford baogồm: tiến sĩ Simon Walker, tiến sĩ Richard  Bomphrey, tiến sĩ GrahamTaylor, và giáo sư Adrian Thomas đều là thành viên  Nhóm nghiên cứuChuyển động Bay của Động vật thuộc khoa Động vật học.

Bài thuyết trình về kết quả nghiên cứu  với tiêu đề“Chi tiết cấu tạo cánh côn trùng giúp nâng cao chức năng khí động họcvà hiệu quả chuyển động bay” đã xuất hiện trên tờ Science số ra ngày 18tháng 9.

Bạn có ý kiến gì về bài viết Mô phỏng bí mật khí động học của châu chấu này? Hãy gởi suy nghĩ, bình luận, đánh giá, lời khuyên ... của bạn về bài viết Mô phỏng bí mật khí động học của châu chấu bạn tại đây.