E15 Energieeffizienz

Thema

Die Energieeffizienz des Insektenflugs – dieses Insekt, das bereits ein weiteres Modell dieses Systems darstellt – integriert im Allgemeinen drei Komponenten der Flugleistung: die induzierte Leistung, die notwendig ist, um durch die Beschleunigung einer Luftmasse nach unten Auftrieb zu erzeugen; die parasitäre Leistung, die im Widerstand des Insektenkörpers gegen seine eigene Vorwärtsbewegung liegt; und die Tragflügelleistung, die im viskosen Widerstand des Flügels liegt und ebenfalls ein weiteres Modell dieses Systems darstellt.

Die Rankine-Froude-Theorie des Scheibenaktuators sagt hingegen voraus, dass die induzierte Leistung dieses Insekts mit der erzeugten Schubkraft erheblich ansteigt, was diesen Schwebeflug für ein großes Insekt erheblich energieaufwendig macht.

Es existiert jedoch eine optimale Geschwindigkeit, bei der die Gesamtleistung des Insekts minimiert wird, was zu minimalen Transportkosten führt. Diese Kostenminimierung ist eine Folge des optimalen Zusammenspiels von induzierter Leistung, die mit zunehmender Insektengeschwindigkeit abnimmt, und parasitärer Leistung, die mit derselben Geschwindigkeit zunimmt.

Dieses Insekt fliegt typischerweise nahe der zuvor erwähnten optimalen Geschwindigkeit während seines Dauerflugs und hält diesen speziellen Schwebeflug nur dann ein, wenn es auf Nektarsuche ist – dieselbe Biene, die ein weiteres Modell dieses Systems auf Basis einer optischen Flussbilanz darstellt – oder wenn es eine bestimmte Beute fängt.

Dieses Insekt fliegt typischerweise nahe der optimalen Geschwindigkeit während seines Dauerflugs und hält diesen speziellen Schwebeflug nur dann ein, wenn es auf Nektarsuche ist – dieselbe Biene, die ein weiteres Modell dieses Systems auf Basis einer optischen Flussbilanz darstellt – oder wenn es eine bestimmte Beute fängt. Dieses Modell, bei dem die drei Leistungskomponenten in die ursprünglich entwickelte Energieeffizienz des Fluges integriert sind, bewirkt daher, dass die finale Muskeleffizienz des Insekts die letztendlich aus derselben Stoffwechselenergie verfügbare mechanische Leistung begrenzt. Dies entspricht dem Unterschied zwischen Flug- und Grundumsatz, den ein anderes Modell dieser Gruppe bereits ermittelt hat. Dieselbe Muskeleffizienz reduziert wiederum die Stoffwechselkosten, die ein anderes Modell dieser Gruppe durch die mechanische Resonanz des Flügelschlags ermittelt hat. Da die finale Muskeleffizienz dieses Insekts sogar noch höher ist, ist folglich auch die für die drei Leistungskomponenten dieses Modells verfügbare finale mechanische Leistung, die aus derselben Stoffwechselenergie stammt, noch höher.

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