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Formación en V

Grullas euroasiáticas en formación de V (video) Pájaros volando en formación de V La formación en V es una formación de vuelo simétrica en forma de V o de chevrón (dos lados de ...

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Grullas euroasiáticas en formación de V
(video) Pájaros volando en formación de V

La formación en V es una formación de vuelo simétrica en forma de V o de chevrón (dos lados de un triángulo ) . En la naturaleza, se observa entre gansos , cisnes , patos y otras aves migratorias , mientras que en la aviación humana se utiliza principalmente en la aviación militar , los espectáculos aéreos y, ocasionalmente, en la aviación comercial .

Algunos creen que volar en formación V mejora la eficiencia energética. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Otros plantean la hipótesis de que es la formación que permite de manera más fiable que una bandada de aves grandes vuele muy cerca una de la otra sin que ningún miembro de la bandada se vea perturbado por los vórtices de un ave que vuele delante, al tiempo que tiene las condiciones más favorables para que las percepciones ópticas mantengan la formación de vuelo. [ 7 ] [ 8 ] Normalmente, las aves grandes vuelan en esta formación. Se cree que las formaciones V mejoran la eficiencia del combustible de las aeronaves .

Aerodinámica

La formación en V posiblemente mejora la eficiencia del vuelo de las aves, especialmente en rutas migratorias largas. [ 1 ] Se hipotetiza que las aves que siguen pueden aprovechar la fuerza de sustentación ascendente debido a los vórtices en las puntas de las alas del ave líder. [ 6 ] Esta fuerza ascendente ayudaría a cada ave a soportar su propio peso en vuelo, de la misma manera que un planeador puede ascender o mantener la altura indefinidamente en corrientes de aire ascendentes. Se cree que las aves pueden encontrar el lugar donde la sustentación es más favorable, ya sea mediante la vista o percibiendo el flujo de aire con sus plumas, según sospechan los científicos. [ 1 ] [ 6 ]

Según un artículo de 1970, en una formación en V de 25 miembros, cada ave puede lograr una reducción de la resistencia inducida y, como resultado, aumentar su alcance en un 71% mientras vuela a una velocidad un 24% menor. [ 1 ] [ 9 ] En un estudio de Nature de 2001 , los investigadores utilizaron rastreadores en pelícanos , entrenados para volar detrás de una lancha motora. Descubrieron que los pelícanos que volaban solos tenían una frecuencia cardíaca más alta y aleteaban con mayor frecuencia en comparación con aquellos que volaban a la misma velocidad en formación en V. [ 10 ] [ 11 ]

Fotografía de la formación en V de aves por Inu Etc.
Aves migratorias en formación de V

Características de vuelo

En un grupo de ibis, algunas aves preferían volar a la izquierda, otras a la derecha y otras al centro. [ 6 ] La formación de vuelo varía alrededor de una forma de V y no se mantiene constante. Los gansos, patos y cisnes suelen formar una bandada [ 12 ] en formación de V.

Volar en formación V no solo depende de la posición, sino también de la sincronización del aleteo. Las aves que van detrás se sincronizan con el patrón de aleteo del ave que va delante para seguir la estela ascendente que deja el ave que va delante. [ 6 ] Se observa que un ave invierte el patrón de aleteo cuando vuela directamente detrás de otra, para evitar la estela descendente. [ 6 ]

Aplicaciones

Los Snowbirds de la Real Fuerza Aérea Canadiense volando en formación de V en un espectáculo aéreo.

Vuelo militar

La formación en "V" o "Vic" es una formación de vuelo básica para aeronaves militares en muchas fuerzas aéreas. La formación en V también es común en sobrevuelos ceremoniales y exhibiciones aéreas .

Ingenieros y pilotos de investigación intentaron aprovechar una ventaja aerodinámica similar. El flujo de aire proveniente de las puntas de las alas de la aeronave puede proporcionar sustentación ascendente a los aviones que la siguen, lo que resulta en un vuelo más eficiente. El Centro de Investigación de Vuelo Dryden de la NASA inició el programa de Vuelo en Formación Autónoma de la NASA, que incluía un Sistema de Instrumentación de Vuelo en Formación que utiliza GPS para permitir que la aeronave se posicione automáticamente en la ubicación precisa de la formación. [ 13 ] El objetivo de este programa era ahorrar un 10 % de combustible de forma sostenida, y los datos experimentales sugirieron que se podría alcanzar hasta un 15 %. Esta reducción de combustible también puede disminuir la cantidad de contaminación liberada al medio ambiente. [ 13 ]

El Comando de Movilidad Aérea , que representa el 20 por ciento del consumo total de combustible de aviónica del gobierno federal de los Estados Unidos, también está experimentando con cambios en el piloto automático para encontrar el mejor equilibrio entre la reducción de la resistencia aerodinámica del "surf de vórtices" y las "cualidades de vuelo" resultantes de volar a través de la estela de otra aeronave. [ 14 ] [ 15 ]

Vuelo comercial

Airbus ha realizado esfuerzos para reducir el consumo de combustible en la aviación comercial mediante su proyecto fello'fly, [ 16 ] en el que dos aviones comerciales vuelan en formación de V. Dado que los aviones grandes a alta velocidad generan enormes vórtices en sus alas, los dos aviones volarán a una distancia aproximada de 2,4 a 3,2 kilómetros, cerca de la corriente ascendente. De esta manera, se puede ahorrar una cantidad significativa de combustible sin comprometer la comodidad de los pasajeros.

Se realizaron vuelos de prueba con dos helicópteros AS350 Écureuil , y los resultados mostraron que se puede reducir entre un 5 % y un 10 % el consumo de combustible del segundo avión por viaje. Este porcentaje por vuelo implica varias toneladas de combustible para aviones y emisiones de dióxido de carbono . [ 16 ] Sin embargo, es necesario abordar las preocupaciones operativas y financieras, así como los ahorros entre las aerolíneas, y también los cronogramas de datos de posición y altitud para aviones con rutas similares que vuelan juntos. [ 16 ]

Aves que vuelan en formación de V

Esta lista no es exhaustiva, ya que no incluye a todas las aves que vuelan en formación de V. [ 17 ]

Estudios y hallazgos anteriores

  • Wieselsberger (1914): Aerodinamista que fue el primero en sugerir que una formación puede brindar a las aves una ventaja aerodinámica al explotar los vórtices de las puntas de las alas. Propuso que las aves que vuelan en formación de V utilizan la corriente ascendente de las aves vecinas para reducir la resistencia inducida y, por lo tanto, conservar energía en vuelo. [ 18 ] [ 19 ]
  • Hamilton (1967): Postuló que la formación escalonada proporciona una ventaja para la comunicación visual con las aves vecinas. Al mismo tiempo, también proporciona un campo de visión claro durante el vuelo. [ 8 ] [ 19 ]
  • Lissaman y Schollenberger (1970): Calcularon una aproximación cuantitativa de la energía ahorrada. A través de su estudio, concluyeron que una formación de 25 aves puede aumentar el alcance de las aves hasta en un 71% en comparación con una sola ave, a costa de una velocidad un 24% menor y, por lo tanto, tiempos de viaje más largos. [ 1 ]
  • Willis et al. (2007): Buscaron examinar el ahorro de energía en vuelo con respecto a las relaciones de posición y fase de aleteo entre dos aves adyacentes. Los resultados mostraron que el aleteo óptimo de cada ave representa hasta un 20 % de ahorro de energía. [ 20 ]

Referencias

  1. 1 2 3 4 5 Lissaman, Peter BS; Shollenberger, Carl A. (22 de mayo de 1970). "Vuelo en formación de aves". Science . 168 (3934): 1003– 1005. Bibcode : 1970Sci...168.1003L . doi : 10.1126/science.168.3934.1003 . JSTOR 1729351 . PMID 5441020 .  
  2. ↑ Waldron, Patricia (15 de enero de 2014). "Por qué los pájaros vuelan en formación de V" . Science News .
  3. ↑ Watson, Traci (15 de enero de 2014). "Por qué los pájaros vuelan en formación de V" . USA TODAY .
  4. ↑ Gill, Victoria (16 de enero de 2014). "Vuela como un pájaro: La formación en V finalmente explicada" . BBC News . Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  5. ↑ Yong, Ed (15 de enero de 2014). "Las aves que vuelan en formación de V utilizan un truco asombroso" . National Geographic . Archivado del original el 22 de febrero de 2021. Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  6. 1 2 3 4 5 6 Portugal, SJ; Hubel, TY; Fritz, J.; Heese, S.; Trobe, D.; Voelkl, B.; Hailes, S.; Wilson, AM; Usherwood, JR (2014). "Aprovechamiento de la corriente ascendente y evitación de la corriente descendente mediante la fase de los flaps en el vuelo en formación de ibis". Nature . 505 (7483): 399– 402. doi : 10.1038/nature12939 .
  7. ^ Franzisket, L. (1951). "Über die Ursachen des Formationsfluges" . Die Vogelwarte . 16 (2): 48-55 .
  8. 1 2 Hamilton, WJ (1967). "Aspectos sociales de los mecanismos de orientación de las aves". En Storm, Robert M. (ed.). Orientación y navegación animal: Actas del vigésimo séptimo coloquio anual de biología, 6-7 de mayo de 1966. Oregon State University Press. págs. 57–71 . OCLC 1148008083 .  
  9. ↑ El artículo de Lissaman y Schollenberger presentó un gráfico de los resultados, pero no reveló el método ni las ecuaciones que se utilizaron en los cálculos.
  10. ↑ "¿Por qué vuelan los gansos en V?" . Biblioteca del Congreso . Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  11. ↑ Weimerskirch, H.; Martín, J.; Clerquín, Y.; Alejandro, P.; Jiraskova, S. (2001). «Ahorro energético en formación de vuelo» . Naturaleza . 413 (6857): 697–698 .
  12. ↑ "Diccionario Oxford: madeja" . Archivado del original el 7 de enero de 2019. Consultado el 6 de enero de 2019 .
  13. 1 2 "NASA - Dryden Flight Research Center - Sala de prensa: Comunicados de prensa: VUELO DE FORMACIÓN AUTÓNOMO DE LA NASA: SIGA AL LÍDER Y AHORRE COMBUSTIBLE" . www.nasa.gov . 29 de octubre de 2001. Archivado del original el 9 de diciembre de 2004. Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  14. ↑ Drinnon, Roger. "'El surf de vórtices' podría ser revolucionario." Comando de Movilidad Aérea , 10 de octubre de 2012.
  15. ↑ Warwick, Graham. "Los C-17 se ponen a surfear para ahorrar combustible." Aviation Week , 12 de octubre de 2012.
  16. 1 2 3 Howard Slutsken (15 de septiembre de 2020). "Por qué los aviones de pasajeros pronto podrían volar en formación" . CNN . Consultado el 14 de marzo de 2021 .
  17. ↑ Newton, Ian (2007). «Vuelo migratorio». La ecología de la migración de las aves . págs. 45–66 . doi : 10.1016/b978-012517367-4.50003-6 . ISBN  978-0-12-517367-4.
  18. ↑ Wieselsberger, Carl (1914). "Beitrag zur Erklärung des Winkelfluges einiger Zugvögel". Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt . 5 (15): 225– 229. NAID 10008221745 . 
  19. 1 2 Bajec, Iztok Lebar; Heppner, Frank H. (octubre de 2009). "Vuelo organizado en aves". Comportamiento animal . 78 (4): 777– 789. doi : 10.1016/j.anbehav.2009.07.007 . S2CID 53180059 . 
  20. ↑ Willis, David; Peraire, Jaime; Breuer, Kenneth (2007). "Una investigación computacional del vuelo en formación bioinspirado y el efecto suelo". 25.ª Conferencia AIAA de Aerodinámica Aplicada . doi : 10.2514/6.2007-4182 . ISBN 978-1-62410-006-2.

Configuración espacial de la formación en V en vuelo real de las aves migratorias. Conjunto de datos reales de fotografías de la migración de aves del norte de Alemania.

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