| Ole Terland 010315 |
| Glideflyvning Monark sommerfuglen kan glidefly i opptil 80 % av aktiv flytid. Sommerfuglen slår noen vingeslag, for så å glidefly en viss distanse. Glideflyvning og vingeslagflyvning veksler om hverandre. Under høsttrekket fra Canada og Nord Amerika påtreffes den regelmessig i 1200 m høyde. Ved ren glideflukt taper den høyde i forhold til flyveavstand i forholdet 1:40. Det er åpenbart at under lange trekk er kortere eller lengre perioder med glideflyvning energisparende, og at dette muliggjør flyvning over svært lange avstander. På internett har jeg funnet en hjemmevideo der en død Monark sommerfugl glideflyr inne i et hus i 33 s. Dette indikerer at Monarksommerfuglen fra naturens sider er nærmest et perfekt glidefly. I Norge er Admiral og Tistelsommerfugl langdistanseflyvere. Jeg antar at under flyving fra Danmark til Norge benytter Admiral sommerfuglen seg av glidflyving. Ikke bare under langdistanseflyvning, men også på korte matsøk-turer veksler mange sommerfugler mellom aktiv flyvning og glideflyvning. Jeg har observert at Mnemosynesommerfuglene la inn mange korte strekninger med glideflyvning. Også Admiral sommerfuglen veksler mellom aktiv flyvning og glideflyvning på korte flyturer. Men etter å ha observert svært mange Sitronsommerfugler, har jeg ikke sett at Sitronsommerfugl benytter seg av glideflyvning. Ved glideflyvning utnyttes også bakvingene på en spesiell måte: framvingene og bakvingene ligger ikke i samme plan, men det strømmer luft i mellom. Hvordan er glideflyvning mulig? Vingene til Monark sommerfuglen minner ikke mye om en flyvinge med tanke på profil. Det er gjort mye forskning på å finne ut hvorfor en sommerfuglvinge likevel har så høy løftekraft som den har. Mye av forskningen er svært kompleks, og jeg skjønner dette kun fragmentarisk. Men hovedprinsippet er: |
| Vingenes posisjon (framover/bakover) I modellforsøk med ekte sommerfuglvinger, oppnås optimalt forhold mellom løftekraft og bremsende kraft (motstand) (lift/drag ratio) når framvingespissen er lengst borte fra kroppen. I denne posisjonen er vingearealet ikke maksimalt da det er et betydelig overlapp mellom forvinge og bakvinge. Vingens fremre kant er nær vinkelrett på kroppens akse, eller peker noen grader bakover. |
| Vingens angrepsvinkel Ratio løftekraft/motstand er maksimal når vingenes angrepsvinkel er ca 7-8 grader (Kovac et al). Hu og Wang fant at optimal angrepsvinkel var ca 2 grader (best mellom 2 og 7 grader). Under virkelig flyving justerer sommerfuglen vingenes angrepsvinkel ved å justere kroppens (thorax') stilling i luften. (Pronasjon og supinasjon er at vingenes plan kan justeres i forhold til kroppens lengdeakse). |
| Flyvehastighet Det bemerkelsesverdige er at sommerfugler har maksimal løft/drag ratio ved relativt lave hastigheter. Ulike kunstig fremstilte vingeprofiler har svært lav løftekraft ved de samme flyhastighetene. Sommerfuglvingene har maksimal løftekraft ved flyhastighet på 2 m/s (7,2 km/h) eller noe høyere. 
Grunnlaget for sommerfuglvingens høye løftekraft ved lave hastigheter, ligger i vingens konstruksjon med en lett buet fremre kant, som er ørelite tykkere enn resten av vingen: Under flukt framover: På vingens overside, like bak vingens framkant ("leading egde") dannes det en strømningsvirvel, som ikke slippes, men henger fast på vingens overside. Denne strømningsvirvelen ligger fra vingerot til vingespiss. Denne strømningsvirvelen tvinger luften til å strømme over virvelen, og dermed økes luftstrømmens hastighet i forhold til lufthastigheten på vingens underside. Dermed generes det aerodynamiske løftet.
Det nederste bildet viser luftstrømmen rundt en sommerfuglvinge. Den øverste delen viser luftstrømmen rundt en kunstig vinge. Legg merke til at angrepsvinkelen er ca 8 grader. Små avvik fra denne vinkelen i positiv eller negativ retning senker løftekraften dramatisk. Legg også merke til at sommerfuglvingen gir betydelig bremsende kraft. Under glideflyvning er det tyngdekraften som driver sommerfuglen framover. Under glideflyvning mister sommerfuglen alltid høyde (med unntak av om sommerfuglen utnytter oppadstigende varme luftstrømmer, hvilket aldri skjer nær bakken under vanlig matsøkflyvning). |
 Bildet til venstre er en stilisert retegning av Figur 1b i artikkelen til Hu og Wang (se referanser). Hu og Wang laget modell av en Monarksommerfugl. Strømningsvirvelen og turbulens er visualisert med oljepartikler i en vindtunnel. Vinden er 20 m/s (90 km/t).
Leading edge vortex (strømningsvirvelen over vingen) er markert grønn. Denne strømningsvirvelen gir løftekraft til vingen. Vingespissturbulens er markert med rødt. Denne turbulensen har en bremsende kraft. Hu og Wangs arbeid er publisert i et svært anerkjent tidsskrift. Men det må anføres at for meg virker det eksperimentelle oppsettet med å studere vingen under en flyhastighet på 90 km/t å være svært ufysiologisk. På den annen side er jeg ikke lærd innen aerodynamikk, så jeg vet ikke om resultatene fra forsøket til Hu og Wang kan overføres til en virkelig sommerfugl, som glideflyr med en hastighet på 3 - 5 km/t. |
| Referanser Kovac M, Vogt D, Ithier D, Smith M, Wood R. Aerodynamic evaluation of four butterfly species for the design of flapping-gliding robotic insects. Intelligent robots and systems (IROS), IEEE/RSJ International Conference on, 2012, Oct 7-12, p 1102-1109. (Artikkelen er fritt tilgjengelig på internett). Hu J, Wang J. Experimental investigation on aerodynamic performance of gliding butterflies. AIAA Journal (2010) 48;2454-2457. Artikkelen er ikke fritt tilgjengelig på internett, men kan kjøpes for $25 fra tidsskriftet. (Jeg har kjøpt artikkelen). |