| Ole Terland, 050615 | |
| Strømningsvirvelen(e) over vingens fremre kant er eneste løftekraft hos sommerfugler som flyr ved kontinuerlig å bevege vingene opp og ned (det er en annen type aerodynamisk løftekraft ved glideflyvning). Sommerfuglvingene kan ikke komprimere luften. Men sommerfuglvingene kan - ved å sette luften i rask bevegelse (det oppstår en strømningsvirvel) - senke lufttrykket over vingene. Trykkgradienten over vingen skaper løftekraften. Strømningsvirvelen(e) endres kontinuerlig, hvilket forklarer den tekniske betegnelsen "unsteady aerodynamics". På den annen side kan sommerfuglen - når som helst - holde vinge utstrakt i kroppens plan, og fly via glideflyvning. En levende sommerfugl vil derfor aldri falle som en stein mot bakken selv om den slutter å slå vingene opp og ned. Små insekter (grensen går omtrent ved et vingespenn på 15 cm) flyr altså i motsatte ende av en flyvinge, som har stabil aerodynamikk. Se siden om aerodynamikk/Løftekraft | |
| Løftekraft (Vanessa cardui)
Data er hentet fra Zheng L, Hedrick TL, Mittal R (2013) Time-varying wing-twist improves aerodynamic efficiency of forward flight in butterflies. PLoS ONE 8(1):e53060. doi:10-1371journal.pone.0053069. Retegnet av meg. 
1. Løftekraften er maksimal midtveis i nedoverslaget. Det er et platå mellom 0,17 og 0,33 (relativ tid i vingesyklus). Maksimal kraft er 12 mN (tilsvarer 1,2 g eller fire ganger dyrets vekt). Kraften som utvikles er så høy at dyret også kan akselerere i vertikal retning oppover (se Take-off). 2. Etterhvert som vingene føres nedover svekkes løftekraften til null ved nedoverslagets nedre posisjon (relativ tid 0,55). 3. Under oppoverslaget genereres en svak negativ løftekraft. 4. Som forklart annet sted, skapes løftekraften av strømningsvirvlene som dannes over vingene under nedoverslaget. Luft som strømmer raskere har lavere trykk enn luft som strømmer langsommere. Dette gir ulikt lufttrykk over og under vingen, og det oppstår løftekraft. Som forklart under Take-off er vingenes innebyggende elastisitet slik at under nedoverslaget er det ingen kurvatur i vingens lengderetning. Under oppoverslaget oppstår en kurvatur i vingenes lengderetning, slik at vingene blir - funksjonelt sett - kortere, og dermed svekkes (under oppoverslaget) den kraften vingene utøver til omliggende luft. I tillegg holdes vingene i ulik vinkel under nedover- og oppoverslaget. | |
| Kraft til fremdrift (Vanessa cardui) Data hentet fra Zheng L, Hedrick TL, Mittal R (2013) Time-varying wing-twist improves aerodynamic efficiency of forward flight in butterflies. PLoS ONE 8(1):e53060. doi:10-1371journal.pone.0053069. Retegnet av meg. 
1. Under nedoverslaget er det ingen netto kraft for fremdrift. 2. Maksimal kraft for fremdrift er i slutten av oppoverslaget. Maksimal kraft er 5 mN (svarer til 0,5 g). 3. Maksimal vridning i vingen skjer midtveis i oppoverslaget (t=0,8), og det er da kraftutviklingen er maksimal. | |
| Kraftutvikling til løft og fremdrift (Vanessa Cardui) Data hentet fra Zheng L, Hedrick TL, Mittal R (2013) Time-varying wing-twist improves aerodynamic efficiency of forward flight in butterflies. PLoS ONE 8(1):e53060. doi:10-1371journal.pone.0053069. Data retegnet av meg.  Hele 93 % av den kraften vingene genererer går med til løftekraft, og kun 7 % til fremdrift. Den siste kolonnen er et uttrykk for hvor mye løftekraft som lipidforbrenningen gir. Om vingene var stive som papp, ville løftekraften vært kun halvparten av det som en ekte sommerfugl genererer. Da ville sommerfuglen ikke kunne lettet, fordi løftekraften ville kun vært 1,8 mN (halvparten av det sommerfuglen veier). Det avgjørende element i sommerfuglenes vinger er evnen til å bøye seg i lengderetningen, og evnen til å skape kurvatur i vingens profilretning.. | |
| I det arbeidet jeg her refererer til ble flyvningen til Tistelsommerfugl (Vanessa cardui) studert. Tistelsommerfugl vekt: 290 mg vingelengde: 3 cm (vingespenn ca 6,5 cm) vingeslagamplitude: 120 grader vingeslagfrekvens: 22 Hz slagplanvinkel: den vinkel en tenkt linje mellom vingespissens posisjon ved vingens topp- og bunn-posisjon danner med X-aksen (tenkt plan som sommerfuglen flyver i). Denne vinkelen er 78,5 grader. gjennomsnittlig vingespiss hastighet (vinkelhastighet): 2,79 m/s (10,0 km/t)) flyhastighet framover: 1,14 m/s (4,1 km/t). kroppens vinkel i forhold til X-planet: 6,1 grader. | |
| De spesifikke tall over gjelder for Vanessa cardui. Men det er de samme fysisk lover som gjelder for enhver sommerfugl med løft og fremdrift gjennom vingeslag (opp og ned). De spesifikke tallene blir selvsagt andre for en liten Grlnnstjertvinge, en middels sommerfugl som Rapssommerfugl, men prinsippene er de samme. Hovedregelen er at dess mindre sommerfuglen er, dess raskere er vingeslagfrekvensen. | |
| Referanser: Zheng L, Hedrick TL, Mittal R (2013) Time-varying wing-twist improves aerodynamic efficiency of forward flight in butterflies. PLoS ONE 8(1):e53060. doi:10-1371journal.pone.0053069 (Artikkelen er en Open Access artikkel). Ho S, Nassef H, Pornsinsirirak N, Tai YC, Ho CM. Unsteady aerodynamics and flow control for flapping wing flyers. Progress in aerospace sciences (2003);39:635-681. (Artikkelen er fritt tilgjengelig på internett)
| |