Levande organismer och flygteknik

Vilken är den mest felfria, effektiva flygmaskin? En Sikorsky helikopter, en Boeing 747 passagerarflygplan, eller ett F-16 stridsflygplan?

Orden, som inleder en vetenskaplig artikel om fåglar i Readers Digest, ger ett svar på den frågan; vid jämförelse med fåglar som är ett under av aerodynamik är även de mest avancerade flygplan inget annat än rå kopior.61

Fåglar är perfekt flygande maskiner. Varje farkost måste vara ganska lätt för att flyga. Detta gäller ända ner till de skruvar och bultar som används för att fästa vingarna. Det förklarar varför flygplanstillverkare försöker att alltid använda speciella material som är lätta men också starka och motståndskraftiga mot slag. Men trots alla ansträngningar som läggs ner för att uppnå detta mål är vi människor långt ifrån fåglar på detta område. Har du någonsin sett en fågel explodera eller falla sönder i luften? Eller en fågel förlora en vinge eftersom anslutningarna till dess kropp har blivit försvagade?

Den felfria designen hos i fåglar har ett enormt inflytande på utvecklingen av luftfarten. Faktum är att bröderna Wright använde, betraktade som uppfinnarna av flygplanet, använde gamens vinge som modell när de byggde vingar till sitt Kitty Hawk flygplan.62

Left: In terms of flexibility and maneuverability, birds are far superior to planes. A bird's neck allows its beak to reach any part of the body, so that the bird is easily able to maintain its feathers, the most important component of its flight. During flight, the neck also establishes balance, as is the case with the flamingo. Progress made in aeronautics over the past century led to the nose of Concorde, which was able to swivel up and down—a design actually copied from dolphins. Right: Planes fly much faster than birds, but give off a lot of heat during flight. In a bird's body, however, the air circulation works just like a cooling system. It is therefore impossible to hit a bird with a heat-seeking missile as one can with a plane.

Ihåliga ben, kraftfulla bröstmuskler för att flytta dessa ben, fjädrar med egenskaper som gör att de håller sig kvar i luften, aerodynamiska vingar, en ämnesomsättning som uppfyller höga energibehov ... Alla dessa funktioner, som tydligt visar att fåglarna är en produkt av design, ger dem även extraordinära flygförmågor.

The flap of a plane (the movable surface attached to the rear edge of the wing that is used to create lift or drag) can't repair itself when damaged or even replace itself. Feathers, however, which serve the same function for birds, can do so, thanks to the impeccable system God gave them. Även den boskap [som Gud har skapat] påminner er... (23:21)

Try to tear a feather apart, and you'll meet considerable resistance, because filaments of the feathers are closely bound together by small hooks known as barbicels. A split feather even has the power to repair itself. Just rubbing a feather a few times "with the grain" lets these tiny hooks grip themselves together once again.

Fåglar är mer avancerade än flygplan i många andra avseenden. Fåglar som korpar och duvor kan slå kullerbyttor i luften, och kolibrier kan hålla sig svävande i flykt. De kan ändra sig under flygning och plötsligt gå ned på en gren. Inget flygplan kan utföra sådana manövrar.

Redan innan flygplanet hade upptäckts påverkades många uppfinnare av den felfria designen hos fåglarnas flygförmåga. Som redovisas i tidiga stumfilmer under 1800-talet band vissa individer faktiskt egentillverkade vingar på sina armar och kastade sig ut i rymden i försök att imitera fåglars rörelser. Förutsägbart nog tog det inte lång tid för dem att inse att vingarna inte enbart var tillräckligt för att möjliggöra flygning.

The cobra maneuver performed by Russian pilot Victor Pougatchev in his Su-27 jet has gone down in the history of aviation. The maneuver allowed Pougatchev to halt his plane in the air for a moment, causing an enemy plane to pass underneath. ("Yeni Avc› U ç a k l a r › : P o u g a t c h e v ' i n Kobralar›," (New Hunter Planes: Pougatchev's Cobras) Asst. Prof. Selcuk Aslan, Bilim ve Teknik, Mar. 1990, 57-58.) Yet Pougatchev's maneuver is as nothing compared to what the hummingbird does.

Sedan dess har mänskligheten gjort betydande framsteg när det gäller vetenskapliga metoder, samt forskning och utveckling. Men vissa gör fortfarande hävdanden som är minst lika ihåliga och irrationella som de tidiga uppfinnarna. Enligt deras uppfattning omvandlades reptiler till fåglar gradvis steg för steg. Denna imaginära mekanism av gradvis utveckling har ingen grund som stödjer den. Fåglar har en helt annan struktur från landlevande organismer. Deras ben och muskelstruktur, fjädrar, aerodynamiska vingar och ämnesomsättning bär inte den minsta likheten med de hos reptiler, 63 och den påstådda gradvisa utvecklings modellen kan inte ens förklara en av deras kroppsliga mekanismer.

Birds' bodies are specially designed for flight. A glance at a bird's neck is sufficient to illustrate this. A sparrow's consists of 14 vertebrae, the same number as in the giraffe. This allows the bird to easily maintain its balance in the air, to hunt, and to care for its feathers.

Det nya målet i flygteknik: En vinge som ändrar form enligt rådande förhållanden

När de flyger kan fåglarna använda sina vingar på effektivast möjliga sätt, automatiskt ändrade dessa för att hantera faktorer som temperatur och vind. För närvarande pågår en aktiv utveckling hos företag som sysslar med flygplansteknisk design för att utnyttja dessa egenskaper.

	Owls silently glide at night to catch their prey unawares, then suddenly swoop down. According to the findings of researchers at NASA's Langley Research Center in Virginia, an owl's flight feathers—unlike most birds, the flight feathers of whose have a sharp, clean edge—have soft fringes that decrease the turbulence, and thus the noise, of air as it flows over wing. Military designers hope that stealth airplanes can be made even stealthier by imitating the owl's wings. It is hoped that planes now invisible to radar will be completely silent. (Robin Meadows, "Designs from Life," Zooger, July/August 1999.)
Birds' wing structures are a marvel of design. By their masterful use of the exact same wing structure, a bird can manage to fly in heat or cold, in windy or still conditions. This feature attracted scientists' attention and led them to try to produce a wing that could change shape according to changing conditions. The picture shows a cross-section of a wing designed with that purpose in mind.
Vet du inte att Gud äger herraväldet över himlarna och jorden? Ni har ingen beskyddare och ingen hjälpare utom Gud. (2:107)

NASA, Boeing och det amerikanska flygvapnet har utformat en flexibel vinge, tillverkad av glasfiber, som kan ändra form enligt data från en dator inne i planet. Denna dator kommer också att kunna behandla data från mätutrustning avseende flygförhållanden såsom temperatur, vindstyrka, etc.64

Airbus, annat företag som arbetar inom detta område, försöker bygga adaptiva vingar som kan ändra form beroende på rådande förhållanden, i syfte att minska bränsleförbrukningen så mycket som möjligt.65

Kort sagt utgör fåglars vingstruktur bokstavligen ett under av design. Under många år har deras makalösa förmåga att flyga varit en inspirationskälla för ingenjörer. Gud har utrustat dessa organismer på bästa möjliga sätt för flygning. Han uppmärksammar dem i följande vers:

Har de aldrig sett på fåglarna över deras [huvuden], hur de under flykten sträcker vingarna och sedan fäller in dem [mot sidorna]? Ingen utom den Nåderike håller dem uppe; Han ser allt.
(67:19)

Hur fågelvingar utformar flygteknologi

	The shape of birds' wings is the determining factor in their ability to fly. Wings of fast-flying birds like the falcon, hawk, and swallow are long, narrow and pointed—features that have served as a guide to flight engineers. ("Kusursuz Ucus Makineleri" (Perfect Flight Machines), Bilim ve Teknik, 23.)

Studiet av fåglars flykt har lett till stora förändringar i strukturen av flygplansvingar.

En av de första planen att använda sig av dessa förändringar var det amerikanska F-111 stridsflygplanet. F-111 har inte skevroder och flaps, som används för att styra flygplanets rörelser. Istället, precis som fåglarna gör, kan stridsflygplanet svepa sina vingar. Detta gjorde det möjligt att förbli balanserad även vid kursändringar.66

For high-speed flight, the most advantageous wing shape is one swept back. On the other hand, straight wings allow greater lift, important for takeoff and landing. The only way of benefiting from both these features is to construct variable- sweep wings, capable of moving backward and forward. (Clive Gifford, Her Yonuyle Ucaklar, (Cutaway Planes) TUBITAK, 4th ed., January 1999, 24.) Fighters such as the Tornado and F-111 have just such wings, the sweep of which can be changed in flight. This design, the result of long study, has been present in birds since the moment of their creation. Inspired by bird bones—which are hollow, making them very light—the wings of modern planes are designed to be hollow also.

The albatross has long wings with a large surface area, allowing the bird to fly long distances without flapping its wings. Gliders designed along the lines of the albatross wing are thus able to remain in the air for long periods of time without the need for a propeller.	During takeoff and landing, birds prefer to face into the wind so that they expend less energy. Airport runways are also sited to face prevailing winds, so that planes expend less energy during takeoff.

Inom flygforskning uppvisar gamens fjädrar vägen

Under flygning, kan tryckförändringar vid vingens kant bilda små luftvirvlar som strömmar vid kanterna av vingarna och som kan hämma planets flygprestanda.

Forskning och studier inom flygsektorn har visat att när gamar flyger, öppnar de sina fjäderpennor, de stora fjädrarna på vingens kant, likt fingrarna på en hand. Utifrån denna observation funderade forskarna på att ta detta som en modell för att göra små skevrodrar av metall och testa dem under flygning. Med hjälp av dessa hoppades de att det skulle vara möjligt att minska virvelströmmarnas ovälkomna effekter på ett plan genom att ersätta de stora virvlarna, som tidigare orsakat problem, med en rad mindre virvlar. Experiment visade att denna idé var korrekt, och nu försöker de att genomföra det på riktiga flygplan.

1900-talets vetenskap misslyckades med att avslöja de aerodynamiska tekniker som insekter använder för att flyga

Michael Dickinson

Såsom en insekt flyger, slår den sina vingar igenomsnitt flera hundra gånger per sekund. Vissa insekter kan även slå och rotera sina vingar 600 gånger per sekund.67

Så många rörelser utförs med sådan extraordinär snabbhet att denna design omöjligen kan reproduceras tekniskt.

För att avslöja flygtekniken hos fruktflugor, konstruerade Michael Dickinson, professor vid institutionen för integrativ biologi vid University of California, Berkeley, och hans kollegor en robot som kallas Robofly. Robofly imiterar insektens flaxande rörelse, men i en 100-faldig större skala och med bara en tusendel av flugans hastighet. Det kan flaxa med vingarna en gång var femte sekund, som drivs av sex datorstyrda motorer.68

I åratal har många forskare som professor Dickinson utfört experiment i hopp om att upptäcka detaljer kring hur insekter flaxar med vingarna fram och tillbaka. Under sina experiment på bananflugor, upptäckte Dickinson att insekt vingar inte endast svänger upp och ner, som om de vore fästa med ett enkelt gångjärn, utan de använder faktiskt de mest komplexa aerodynamiska tekniker. Dessutom växlar vingarnas orientering under varje slag: vingens övre yta pekar uppåt då vingen rör sig nedåt varefter vingen roterar på sin axel, så att undersidan vänds uppåt då vingen rör sig uppåt. Forskare som försöker analysera dessa komplexa rörelser säger att den konventionella fixerade aerodynamik, den strategi som fungerar för flygplansvingar, är otillräcklig.

Scientists agree that considerable progress has been made in aviation technology. When it comes to microflapping flight, however, they admit that they are still at the same stage that the Wright Brothers were in 1903. Above: A micro-flight system modeled on insect wings. Right: The Wright Brothers' first plane.

Fruktflugor drar faktiskt fördel av mer än en aerodynamisk egenskap. Till exempel när de flaxar med vingarna, efterlämnar de en komplicerad virvel av luftströmmar, ungefär som ett fartygs kölvatten. Allteftersom vingen ändrar riktning, passerar det återigen genom denna virvlande luft, återvinnande en del av den energi som förlorades i förväg. Bananflugans muskler som gör deras enbart 2,5 mm långa vingar kan flaxa 200 gånger per sekund anses vara den mest kraftfulla av alla insekters flygmuskler.69

Många andra detaljer, förutom deras vingar, flugornas skarpa ögon, deras små bakre vingar sin medverkar till balans och sensorerna som samordnar tidpunkten för flaxande rörelser, alla vittnar om perfektion i deras konstruktion.

Large, flat wings give insects a flight advantage, but also a higher risk of the wings being damaged. They need to be foldable, therefore— yet the wings' size makes folding difficult. Bees solve this problem by means of a series of hooks known as the hamuli, which join the front and hind wings together in flight. When the bee lands, the hooks separate, and the wings can be comfortably folded away.

Flugor har använt dessa aerodynamiska regler under miljontals år. Att dagens forskare, utrustade med den mest avancerade tekniken, inte kan förklara insekters "flygande tekniker” är en av de uppenbara bevisen på skapelsen. För de som kan tänka, avslöjar Gud den ojämförliga naturen av hans visdom och kunskap i den lilla flugan. I en vers avslöjar han:

MÄNNISKOR! Hör på den liknelse, som här framställs [för er]: de som ni anropar i Guds ställe kommer aldrig att kunna skapa [ens] en fluga, även om de förenar [alla sina krafter] för [att åstadkomma] detta. Och om en fluga stjäl något från dem, kan de inte ta det ifrån denna [fluga]. Lika maktlös är den bedjande som den till vilken bönen ställs!
(22:73)