Возможны ли «велосипеды» для летающих видов?

Летать тяжело. Большинство летающих видов могут помимо себя поднимать в воздух сравнительно небольшое количество массы. Летать тоже утомительно, мало видов, которые могут часами парить в небе.

Но наши ребята разумны, а разум дарит вам много крутых вещей, например, возможность изобретать инструменты для преодоления собственных ограничений. Так были ли возможны машины, помогающие в полете, которые могли бы улучшить летные возможности (такие как скорость или вес перевозимого груза) или выносливость пользователя, до изобретения авиационного двигателя, работающего на угле или газе? (После этого становится очевидным, что двигатель значительно превосходит любое органическое крыло.) Как они могли функционировать?

Комментарии не для расширенного обсуждения; этот разговор был перемещен в чат .
Стоит отметить, что летать на Земле тяжело. Насколько тяжело летать, зависит (среди прочих факторов) от гравитации и плотности атмосферы. В мире с более слабой гравитацией, но более плотной атмосферой (хотя эти две вещи обычно не сочетаются друг с другом) может быть очень легко летать. Плотная атмосфера делает полет более похожим на плавание, и в этом случае может пригодиться воздушный эквивалент ласт для ныряния.

Ответы (21)

Нет, это было бы для нас как усовершенствованный ходовой аппарат, а не как велосипед. Летающие существа уже эволюционировали, чтобы получить оптимальную производительность своих мышц для полета.

Обратите внимание, что велосипед не стоит сам по себе. Мы можем использовать его только потому, что у нас есть дороги. (Кроме того, эволюционировать колеса сложно). Мы ходим на ногах, потому что типичная местность неровная и заросшая. Если вы не улучшите воздух с помощью дорожного аналога, вы не улучшите естественный вид транспорта, пока не введете искусственные источники энергии.

Планеры могут иметь специальное применение, но, как правило, их будет сложно таскать с собой, если вы хотите подняться. Воздушный шар легче воздушного, привязанный к спине, может облегчить вам задачу поднимать вес тела, но он создаст сильное сопротивление и затруднит подъем и падение. Однако его можно было использовать для грузовых перевозок. Отрегулируйте его до нейтральной плавучести, и пусть его буксирует команда летунов.

Помимо воздушных шаров, чтобы сделать груз плавающим, вы можете использовать закрепленные на якоре воздушные шары в качестве плавучих станций отдыха.
Существует нечто, обратное закону квадрата-куба, которое необходимо учитывать. Воздушные шары имеют большое сопротивление, поэтому может быть трудно перемещать груз по ветру, но подъемная сила увеличивается по объему, а сопротивление увеличивается по площади поверхности. Таким образом, сила, необходимая для перемещения чего-то тяжелого, будет тем меньше, чем тяжелее предмет, а маленькие воздушные шары могут оказаться непрактичными. Вы можете получить что-то более похожее на весельный корабль, чем на велосипед.
«Мы можем использовать [велосипеды] только потому, что у нас есть дороги». Это немного преувеличение — есть некоторые виды естественного ландшафта, где велосипеды работают очень хорошо. По моему собственному опыту, для «обычных» велосипедов подходят в основном сухие места со слабой растительностью и твердым, достаточно ровным грунтом — например, некоторые виды саванн, пустынь, полупустынь и альпийских пространств. Подобные места с более мягким грунтом — например, пляжи или песчаные пустыни — не подходят для обычных шоссейных/горных велосипедов, но подходят для шин соответствующей конструкции, таких как пляжные велосипеды, популярные в Калифорнии.
в любом случае, это требует особой местности. что не относится к воздуху.
Я думаю, что это слишком много внимания уделяет велосипедам, когда ОП задает гораздо более широкий вопрос (увеличение скорости, грузоподъемности или выносливости). Было много довелосипедных технологий, которые были очень усовершенствованными шагающими машинами, например тачка. Кроме того, кто сказал, что птица-велосипед будет приводиться в движение ногами? Люди используют ноги, совершая круговые движения, потому что это полезно для работы наших мышц, но, вероятно, птичьи велосипеды будут приводиться в движение каким-то движением крыльев.
Я полностью согласен с тем, что велосипеды для птиц должны быть с крыльями. И это полностью сводит на нет любой выигрыш в эффективности от добавления какого-либо устройства, которое могла бы использовать птица. Крылья чрезвычайно эффективны и могут очень эффективно парить. Если я не ошибаюсь, людям еще предстоит разработать подъемное устройство, по эффективности даже близкое к птичьему крылу. Птица может рассмотреть возможность создания усовершенствованных структур крыльев, например, куропатка могла бы планировать на большие расстояния, как альбатрос или кондор. Но это повлечет за собой те же технические проблемы, которые не позволили людям воссоздать крылья для людей.
Справедливости ради, есть по-разному оптимизированные птицы. Птицы, которые эффективно летают на дальние расстояния. Очень маневренные птицы. Птицы с возможностью взлета с земли. Птицы, которые могут парить. Вы можете представить разумный вид птиц одного типа, иногда желающий превратиться в один из видов другого типа.

Об этом упоминалось, но мимоходом и вроде бы не вызывает интереса.

Планеры

По сути, вам нужен какой-то протез крыла, изначально без мотора. Сложная часть:

  • чтобы найти легкие строительные материалы (пробковое дерево, шелк / искусственные материалы), обратите внимание на ранние планеры. Все это развивалось быстро, хорошим источником вдохновения являются самолеты меньшего размера до Второй мировой войны, без двигателя;
  • спроектировать планер таким образом, чтобы его можно было использовать, а не затенять собственные крылья аэродинамически. Пользователь либо должен иметь возможность использовать свои крылья, либо нам потребуется какая-то трансмиссия и пропеллер, что более продвинуто.

Я бы представил себе либо какое-то «гнездышко», за которое можно было бы держаться, возможно, только когда он свернулся в клубок, с крыльями — это что-то вроде «отдохнуть своим крыльям». Или какой-то удлинитель тяги/выносливости/размаха крыла. "С этим можно лететь дальше", как на велосипеде, да.

Кроме того, из-за сложной аэродинамики (и у них может еще не быть подходящих двигателей), эти первоначальные конструкции препятствуют воздушному потоку и делают невозможным использование собственных крыльев, когда эта штука установлена ​​на пользователе. В принципе, первоначальные проекты могли иметь образ (городская легенда) крылатых башенных прыгунов XVI-XVIII веков: чудиков, которые редко выдерживают испытания своих изобретений.

Это лучший ответ ИМО. Я собирался опубликовать в этом духе. Если обычный планер может помочь 100-килограммовому человеку пролететь много миль за раз, он может сделать еще лучше для вида, который уже умеет летать от природы. По крайней мере, чувства этого вида будут более приспособлены к этому. Людям, которые планируют, обычно нужно наблюдать за птицами, чтобы понять, где найти тепловые потоки.
Например, ходули, руки-захваты или даже трость для нас... простые усовершенствования существующих биологических структур... в основном крылья, которые они надевают как рюкзак, легкие, легко поднимаемые... даже ткань, как у воздушного змея... с ними легко подняться в воздух, но в воздухе они могут обеспечить стабильную подъемную силу, в то время как биологические крылья управляют и движутся. Как только это станет современным, двигательная установка и другие достижения неизбежны.
Как насчет параплана? Он прикрепляется к пользователю каким-то жгутом. Крыло параплана находится над пользователем, на некотором расстоянии, поэтому оно не затеняет его собственные крылья. Крыло параплана может выдерживать всю подъемную силу, поэтому пользователю нужно только обеспечить тягу и контроль. Кроме того, он легкий и, вероятно, его не так уж сложно изобрести, если вы уже летающий вид. (На самом деле я собираюсь опубликовать это как ответ.)

Парапланы

введите описание изображения здесь

Несколько других предложили планеры того или иного типа, но я думаю, что парапланам есть что порекомендовать. Крыло находится высоко над пользователем, поэтому оно не будет мешать его собственным крыльям. Крыло параплана может справиться с подъемной силой, предоставляя пользователю возможность обеспечивать тягу и управление с помощью собственных крыльев, превращая его в параплан с приводом, как те, что на изображении.

Насколько я знаю, для него не нужны никакие высокотехнологичные материалы, кроме прочной, но легкой ткани и кабелей. Это означает, что его, вероятно, будет довольно легко изобрести для летающего вида, у которого уже есть такие вещи.

Существует проблема безопасности, потому что пользователь может зацепиться своими крыльями за кабели, но у велосипедов также есть проблемы с безопасностью, и мы можем ожидать, что со временем появится безопасная конструкция.

Я могу представить, что это будет особенно полезно, если ваш вид эволюционировал для быстрого полета, а не для дальнего планирования. Тогда это даст им возможность делать то же самое, экономя много энергии при более длительных полетах.

изображение GFDL , через Wikimedia Commons. Первоначальным загрузчиком был Mikefifield 5 сентября 2007 г.

Мне нравится эта идея, но я подозреваю, что у вас будут проблемы со схлопыванием аэродинамического профиля, когда тросы теряют натяжение, как только пользователь начинает взмахивать своими крыльями, чтобы набрать высоту.
Это звучит как правдоподобная проблема, конечно. Я бы предположил, что это что-то, что можно спроектировать, но я не знаю достаточно, чтобы предположить, как это сделать.
@Nathaniel Вместо этого используйте крыло дельтаплана. Затем птица более надежно прикрепляется к искусственному крылу, что позволяет ей напрямую приводить в движение всю хитроумную конструкцию. Дельтапланы с электроприводом существовали до парапланов — в конце концов, это все, что представляет собой сверхлегкий сверхлегкий самолет. И даже для обычных дельтапланов, запускаемых с ног, с 1990-х годов люди ставили двигатели мотоциклов в жесткие подвески. Причина, по которой вы не видите их больше, связана с общим упадком дельтапланеризма (потому что они тяжелые и их неудобно хранить/транспортировать), а не потому, что они не работают.
Да, я собирался предложить смещение тела пользователя, придав ему форму биплоскости. Я могу рассматривать это как жесткую или гибкую систему.
@ Сайрус, вероятно, потребуется немного потренироваться, как и в большинстве случаев, но я вижу, что парашют немного тянут, удерживая тросы натянутыми. При правильном оснащении парашют, вероятно, можно было бы держать параллельно телу и обеспечивать подъемную силу при подъеме, крене или нырянии, пока они не захотят замедлиться для приземления и использовать его в качестве тормоза.
А как насчет какой-нибудь резинки или пружины, которая остается натянутой, даже когда крылья пользователя взмахивают крыльями?
Я предполагаю, что другое решение состоит в том, чтобы просто убедиться, что крылья пользователя не могут зацепиться за тросы, когда крыло параплана рухнет. Тогда это не так уж важно — пользователь и так может летать сам, так что в худшем случае ему просто нужно найти место, где приземлиться, и починить его. Вероятно, это просто одна из тех ошибок, которые вы научитесь не совершать через некоторое время, например, падение с велосипеда.

Удлинители крыльев/искусственные перья

Большие крылья дают большую подъемную силу/скорость, поэтому, если вид сможет увеличить размер своих крыльев, это даст большую подъемную силу и/или скорость (вероятно, с некоторыми затратами в виде маневренности). Если у вашего вида есть крылья, как у птицы, они могут добавить несколько дополнительных перьев (или, возможно, заменить существующие перья более длинными). Либо (полу)постоянно, либо непосредственно перед полетом. Если они больше похожи на летучих мышей, с кожистыми клапанами между костями, вы можете подумать о конструкции из легких шестов рядом с их мизинцами или большими пальцами и некоторой ткани, увеличивающей эффективный размер их крыльев. Если у них фиксированные крылья, как у большинства (всех?) насекомых, они могут прицепиться к легкому жесткому предмету.

Мне это нравится. Мы, люди, можем извлечь большую пользу из хорошей пары кроссовок. Я могу себе представить, что цивилизация крылатых людей потратила бы много усилий на то, чтобы дополнить свои крылья идеями, подобными ботинкам. Что-то легкое и пригодное для носки.

Езда на велосипеде более эффективна, потому что устраняет принципиальную неэффективность двуногого передвижения, заключающуюся в том, что мы используем энергию падения, чтобы продвигаться вперед, но не используем эту энергию повторно. Большая часть усилий тратится на постоянное поднятие нашего центра масс, в то время как колеса позволяют вашему центру масс оставаться на постоянной высоте, поэтому вам нужно только восполнить энергию, потерянную на трение (на ровной дороге).

(В природе быстрое передвижение по асфальтированной дороге менее важно, чем управление своим движением по пересеченной местности, и ноги для этого подходят лучше; но вы все равно можете использовать второй лучший вариант регенерации энергии пружинами, а животные, оптимизированные для бега, могут сделать это в какой-то степени).

Крылатый полет не имеет этой фундаментальной неэффективности, поэтому не может быть близкого аналога велосипедов для птиц. Чтобы достичь заданной высоты, требуется определенное количество энергии взмахов крыльев, и никакая простая машина не может сделать это более эффективно; и когда птица не машет крыльями, это просто баллистический снаряд, который опять же нельзя сделать более эффективным, кроме как с лучшей аэродинамикой (в чем эволюция уже преуспела).

  • В нескольких ответах предлагались планеры в качестве ответа, но многие птицы уже являются отличными планерами - в некоторых местах вы можете увидеть хищных птиц, которые в основном припаркованы на восходящих потоках в течение длительных периодов времени, затрачивая не больше энергии, чем требуется, чтобы удерживать свои крылья на месте. .

  • Какое-нибудь устройство легче воздуха облегчило бы набор и удержание высоты, а также увеличило бы груз, который вы могли нести, но не помогло бы со скоростью. Это было бы больше похоже на лодку, чем на велосипед.

  • Это оставляет вопрос о том, сможет ли крылатое существо летать более эффективно, расправив крылья и используя пропеллер с педальным приводом для создания скорости вперед. Это будет зависеть от нескольких факторов, но не кажется невозможным. Это, конечно, не приблизится к повышению эффективности езды на велосипеде по сравнению с бегом, потому что птицы не так уж неэффективны.

NB Я предполагаю, что вопрос относится к разумным существам, которые уже могут летать. Если мы говорим о полетах с участием человека, то это уже реальность, и в Википедии есть подробности.

Большие крылья IIRC почти всегда более эффективны. Вот почему вы видите самолеты на солнечных батареях и самолеты на человеческом топливе, имеющие нелепые пропорции (соотношение ширины и длины). Им нужно получить максимальную подъемную силу из своего ограниченного количества тяги.
@ user253751 Эти самолеты также летают со смехотворно низкой скоростью. Это компромисс: размах крыльев против скорости против эффективности.
системы велосипедных дорог умопомрачительно неэффективны. вопрос в том, что более неэффективно: поезд-рельс или велосипед-дорога.
Возможно, я упускаю из виду смысл научной фантастики, но для целей IRL поезда являются наиболее эффективным видом наземного транспорта в масштабе, поэтому я не запутался в своих мыслях en.wikipedia.org/wiki/…
Есть ли здесь TLDR, что велосипеды хороши, потому что они позволяют «двигаться по инерции» (сохраняя ваш импульс), поэтому воздушные велосипеды не очень ценны, потому что естественный полет в любом случае позволяет двигаться по инерции?

Складные планеры

Давайте возьмем аналогию с велосипедом:
человек берет велосипед руками и берет его из места хранения, затем проходит несколько шагов на велосипеде до места, где человек хочет начать кататься (может быть всего в одном шаге). или много шагов до улицы). Затем забирается на велосипед и начинает поездку.
Когда человек прибывает в пункт назначения, он останавливает велосипед и должен снова использовать ноги, чтобы встать и спуститься .

Давайте представим набор очень легких складных планеров, у которых оба крыла опираются по бокам под действием силы тяжести, и раскрываются, когда вы опускаете планер и остаетесь заблокированными таким образом.
Умная птица подойдет/летит к планеру, схватит планер ногами и будет летать несколько секунд, неся планер в то место, где она хочет начать планировать . Когда птица достигает нужной высоты, она просто перестает летать и (по-прежнему хватая планер) просто позволяет гравитации делать свою работу: при падении крылья планера раскрываются и фиксируются в заданном положении. Планер должен (конечно) иметь кусок в верхней части, за который птица могла бы прочно ухватиться за кусок и даже перемещаться из стороны в сторону, чтобы контролировать центр тяжести и маневрировать (я не специалист в планировании, но я это знаю может быть сделано).
Прибыв в пункт назначения, птица просто выпускает планер и должна использовать свои крылья в последние секунды полета, точно так же, как человек должен упираться ногой в пол в последние секунды полета.

И да, птицы могут нести приличный вес. Например: самка орла-гарпии может пролететь сквозь крон и поймать 17-фунтовую (7,7 кг) обезьяну, стоящую на дереве (информация по этой ссылке):

https://storyteller.travel/harpy-eagle/

Конечно.

Человек на велосипеде — это просто менее эффективный бегун, которому помогает более эффективный бегун.
Так же и человек верхом на лошади.

Точно так же менее эффективный флаер может использовать более эффективного ( или менее ленивого ) флаера в качестве транспорта.

введите описание изображения здесь

введите описание изображения здесь

Лифт

Если бы я был разумным летающим существом, я бы взлетел с максимально возможной точки и воспарил к месту назначения. Альтернативой может быть какая-то катапульта (например, авианосец).

Кабель

Как и в случае с планерами, эти летающие существа могут использовать трос для движения вперед, в то время как их естественные крылья обеспечивают подъемную силу. Они должны иметь возможность быстро набирать высоту без особых усилий.

Я могу представить себе одну из самых полезных вещей для летающего вида — это искусственно созданные восходящие потоки. Или способ быстро поднять себя в воздух. Для птицы взлет, безусловно, является одной из самых утомительных частей полета.
И лифты, и кабели запитаны. Нет чистой экономии энергии для версий с автономным питанием. Тем не менее, катапульта - это идея, которая может иметь некоторое преимущество. Тем не менее, требуется мощность, чтобы сжать катапульту (чистая прибыль или потеря?). Использование ландшафтного дизайна для создания восходящих потоков — хорошая идея. Но ни один из них не похож на велосипед, поскольку нет чистого прироста эффективности.

Используя свои ноги

Поскольку этот вид уже умеет летать, мы можем предположить, что его естественная летная способность уже настолько эффективна, насколько это возможно благодаря эволюции. Если нет, то очевидным расширением будет какое-то усиленное крыло, воссоздающее более эффективную конструкцию.

Однако мы забываем о ногах этого вида, мышцы которых не используются при полете. Они изобрели простую машину, состоящую из жгута, соединенного с длинной рамой, в задней части которой находится пропеллер. Пропеллер вращается педалями, а шестерни используются для увеличения скорости, когда пользователь становится быстрее.

Учитывая аэродинамический профиль тела этого вида, после достижения определенной скорости взмахи крыльями становятся менее эффективными, и лучше бегать исключительно за счет педали. Известно, что лучшие «рапидеры» достигают скорости, в 10 раз превышающей скорость обычного полета.

Мышцы ног птиц не только намного слабее, но и гораздо менее эффективны, чем мышцы их крыльев. Попробуйте крутить педали велосипеда руками. Вот как это будет для птицы.

Дельтаплан (окунь)

введите описание изображения здесь

Дельтапланы могут выдерживать вес, во много раз превышающий их собственный. Поскольку люди-птицы меньше и легче людей, они могут использовать гораздо меньшие планеры.

При использовании планера птица летит как можно ближе к вертикали вверх, неся планер за одну законцовку крыла, чтобы свести к минимуму сопротивление воздуха. Когда они поднимаются достаточно высоко, они переориентируют планер, чтобы он занял обычное место, и используют крылья для управления.

Нет. Это разрушит цель.

В чем преимущество велосипеда? Человеку, идущему, приходится тратить часть энергии на то, чтобы стоять, и часть на движение вперед, когда он бежит, в игру вступает и истирание местности. Сидение на велосипеде требует меньше энергии, чем стояние, и, таким образом, большая часть энергии может быть использована для движения вперед, учитывая также меньшее истирание, что приводит к значительному повышению эффективности.

Может ли летающее существо каким-то образом получить аналогичное преимущество? Ведь птица должна затратить часть энергии, чтобы поднять себя, и часть энергии, чтобы двигаться вперед. Таким образом, с парапланом, прикрепленным к его спине, два троса, прикрепленные к ногам, контролируют угол наклона параплана, все движения крыльев можно настроить для оптимального толчка вперед. Однако преимущество будет сведено на нет дополнительным сопротивлением. Что нужно учитывать, так это то, что крыло, планер или параплан не стоят в воздухе сами по себе, им нужно движение вперед, чтобы создать подъемную силу или получить некоторую помощь от теплового потока, который не всегда есть, поэтому , мы вернулись к исходной точке, часть энергии используется для создания подъемной силы, а часть энергии используется для движения вперед, и даже если дополнительное крыло сделано из легкого материала, оно добавит некоторый вес.

Альтернатива

Если у ваших существ еще нет двигателей, но они могут создавать крутые инструменты, они могли бы хотя бы попытаться каким-то образом сэкономить немного энергии, и самая затратная часть полета — это начало. Почему бы не начать с катапульты ?

Если ваша цель

улучшить летные возможности (например, скорость или вес перевозимого груза) или выносливость пользователя

забудь об этом.

Gossamer Albatross — первый самолет с приводом от человека, но он не может этого сделать.

Gossamer Albatross был построен с использованием рамы из углеродного волокна с нервюрами крыльев из пенополистирола; затем вся структура была завернута в тонкий прозрачный пластик (пленка майлара ПЭТ). Пустая масса конструкции составляла всего 71 фунт (32 кг), хотя полная масса для полета через Ла-Манш составляла почти 220 фунтов (100 кг). Чтобы удерживать аппарат в воздухе, он был спроектирован с очень длинными сужающимися крыльями (высокое удлинение), как у планера, что позволяло совершать полет с минимальной мощностью. В неподвижном воздухе требуемая мощность составляла порядка 300 Вт (0,40 л.с.), хотя даже легкая турбулентность быстро увеличивала эту цифру.

Его полезная нагрузка составляет всего 66 кг, в основном это вода для поддержания водного баланса человека.

Обратите внимание, что он сделан из современного материала, недоступного до изобретения двигателей.

Я в замешательстве - Паутинный альбатрос позволяет летать земному существу. Как это не «улучшает летные возможности пользователя»? Непонятно, как машина, позволяющая летать нелетающим существам, свидетельствует о невозможности создания машины, позволяющей летающим существам летать более эффективно. Не вижу логики ни в предпосылке, ни в выводе.
@NuclearHoagie, это не позволяет существу летать почти ни на чем, кроме себя. ОП просит об этом.
@Nuclear Hoagie требуется много времени, чтобы существо могло летать без двигателей и без использования собственных возможностей. Основы велосипеда и самолета сильно отличаются.
«не позволяет этому существу летать почти ни на чем, кроме себя» // хм, вы имеете в виду, что он может работать на «велосипеде» или на собственных крыльях, но не на том и другом одновременно? // как насчет надувной колбасы, наполненной гелием, он лежит верхом с пропеллером сзади, позволяя своим крыльям хлопать, пока он торгует вразнос :)
единственный недостаток, который я вижу здесь ^, это то, что он будет выглядеть невероятно глупо и, вероятно, будет медленнее.
@L.Dutch Верно, но в основе здесь лежит человек, который даже близко не может подняться. Этот аппарат во много раз увеличивает подъемную силу человека. Почему это предполагает, что вы не можете улучшить подъемную силу или эффективность существа, которое уже может летать самостоятельно?
Велосипед предоставил человечеству вид транспорта, который был более эффективным, чем ходьба или бег, практически с самого начала. Деревянного велосипеда почти не было, но он был. ВСЕ летательные аппараты уже МЕНЕЕ эффективны, чем данные природой способности любых птиц. Нет никакого смысла рассматривать планер, потому что планирование для птицы требует почти НУЛЕВОЙ энергии. Перемещение планера на высоту уже, вероятно, сводит на нет любую эффективность при условии возможности ночлега.
@NuclearHoagie Потому что ключ в улучшении летных возможностей . Для любой летающей птицы эквивалент паутинного альбатроса , который они могут использовать , будет менее эффективен, чем их естественная способность в полете. Вы могли бы повысить эффективность полета и привести такое устройство в действие только в том случае, если бы птица не летала (со значительной группой мышц), как эму или страус. Паутинный альбатрос улучшает полет человека. Он все же менее эффективен, чем любая летающая птица.
@MarkGB Ну, аппарат для птицы, безусловно, будет сильно отличаться от Gossamer Albatross. Ваш аргумент выглядит так: «естественный полет нельзя сделать более эффективным», но я вообще не вижу смысла в этом аргументе - вывод сформулирован как необоснованная посылка. Некоторые птицы летают быстрее или эффективнее, чем другие, поэтому очевидно, что естественный полет может быть более или менее эффективным. Естественное скольжение очень эффективно, но это не значит, что оно не может быть более эффективным. Я думаю, даже простой протез крыла, увеличивающий площадь поверхности, может помочь.
@NuclearHoagie; Хорошо, естественный полет НЕ МОЖЕТ быть сделан более эффективным — или, по крайней мере, никаким методом, который человечество когда-либо придумало. Нам не удалось даже СРАВНИТЬ эффективность с птицей в полете. Все предложения, изложенные в ответах здесь, демонстрируют незнание основных требований полета. Птицы, которые летают медленнее или имеют более крутую глиссаду, лучше справляются с другими задачами. Протезы крыльев не сработают, потому что у птицы не будет соответствующей мускулатуры, чтобы управлять ими. Вы не сможете получить БОЛЕЕ эффективный флаер, комбинируя МЕНЕЕ эффективный флаер с эффективным флаером. Чистый минус. продолжение>
@NuclearHoagie; Чтобы летать, нужно затратить энергию. КАЖДЫЙ метод полета, включая планирование, делает это (по крайней мере, чтобы набрать высоту). Обоснование довольно простое. Птица уже оптимизирована для того типа полета, который способствует ее выживанию. Если вы примените устройство, которое МЕНЕЕ эффективно в каком-то аспекте полета — будь то набор высоты или планирование — ваш конечный результат будет менее оптимальным, чем исходные способности птицы. Велосипед работает, потому что колесо повышает эффективность передвижения по суше. Единственный воздушный эквивалент, который я видел, — это антигравитационное устройство. 2/3
@NuclearHoagie; чтобы УВЕЛИЧИТЬ природную грузоподъемность птицы, вам НУЖНО уменьшить отношение веса к подъемной силе. Проблема врожденная - для создания подъемной силы ТРЕБУЕТСЯ конструкционный вес. Или увеличить мощность - но нужен больший вес. Каждое устройство, упомянутое в ответах, добавляет вес БЕЗ чистого прироста мощности. Ipso facto летающая птица, использующая планер, будет менее эффективной, чем ее природные способности. Ему придется подняться ВВЕРХ с добавленным весом, что потребует больше энергии, чем подъем без него. Расход энергии при снижении близок к нулю. Чистый убыток без антигравитационного устройства. 3/3
@MarkGB Я согласен, что самая эффективная птица более эффективна, чем самый эффективный летательный аппарат, но это не значит, что все летающие существа таковы. Вот статья из хороших источников, которая показывает, что Gossamer Albatross на самом деле более эффективен (по весу), чем полет бабочки-монарха: aiimpacts.org/…
@NuclearHoagie Хотелось бы, чтобы у меня было больше слов, чтобы сказать то, что я пытаюсь сказать. Неважно, что паутинный альбатрос более эффективен, чем бабочка-монарх. Невозможно разработать устройство или устройства для улучшения существующих летных возможностей «Монарха». Расширения протезов крыльев могут делать это в очень ограниченном смысле, но они только изменят один аспект последовательности полета, потеряв другой аспект, из-за врожденных способностей летчика и врожденных ограничений . Они не изменили бы уравнение энергии, как это делает велосипед. 1/2
@NuclearHoagie Летчик должен подниматься, путешествовать и спускаться. Каждый шаг имеет требования к энергии и физическим свойствам. Если вы заметили в моем ответе на этот вопрос, одним исключением будут нелетающие птицы — или какие-то птицы, у которых есть значительное развитие мускулов, кроме крыльев — и это должно быть ДЕЙСТВИТЕЛЬНО значительным. Я думаю, маловероятно, что индейка могла бы самостоятельно приводить в действие какое-то улучшение крыльев, но страус или эму могли бы. ДОБАВИТЬ физический вес, чтобы изменить соотношение мощности и подъемной силы, которое позволяет летчику, НЕ МОЖЕТ, по логике вещей, УЛУЧШИТЬ способность летчика к самостоятельному полету. 2/3
@NuclearHoagie Это будет препятствовать разработке материалов, более легких, прочных и более пригодных для использования, чем все, что еще известно человеку. Итак, если вы сказали, что этот инопланетный мир и этот вид птиц имеют такие материалы, тогда да, они могли бы разработать улучшения для полета. Но чтобы быть похожим на велосипед, уравнение должно измениться , и я думаю, что простые усилители полета этого не сделают. Велосипед меняет уравнение, умножая возможности человека. Порядки величины. 3/3

Почти все это потребует очень легкого строительного материала.

Взмахи крыльев создают непостоянную тягу - современные самолеты, как правило, имеют постоянную мощность от пропеллера или турбины. Вы могли бы соорудить какое-нибудь механическое приспособление, чтобы прикрепить его к крыльям, что позволило бы им привести в действие турбину, привязанную к их груди. Это позволило бы им продолжать наращивать тягу между взмахами крыльев, вместо того, чтобы каждый раз сбрасывать крылья.

Они также могут строить легкие носимые корпуса, которые уменьшают сопротивление воздуха. Это особенно полезно с турбиной — таким образом, вам не нужно, чтобы воздух обтекал крылья для создания подъемной силы.

Наконец, вы можете создать плавучую конструкцию, например, дирижабль. Это позволяет летчику перестать тратить энергию на борьбу с гравитацией, чтобы он мог сосредоточиться на борьбе с сопротивлением воздуха и движении вперед.

Планеры не похожи на велосипеды.

Если разумные виды имеют ту же базовую конструкцию, что и птицы, т. е. два крыла и две ноги, я думаю, что наиболее прямым аналогом велосипеда были бы механические удлинители крыльев с помощью педалей.

Представьте себе, что естественные крылья птицы вставляются в легкие искусственные крылья, прикрепленные к ремням безопасности, разработанным таким образом, что искусственные крылья реагируют на форму естественных крыльев и имитируют их, но позволяют птице преобразовывать педали в дополнительную энергию взмахов.

По сути, идея заключалась в том, чтобы позволить птице использовать свои ноги для создания большей подъемной силы, чем с помощью одних только крыльев. Его естественные крылья по существу использовались бы для «управления».

Мне не кажется особенно надуманным, что такое устройство может работать. В частности, на планете с меньшей гравитацией, чем на Земле, но с плотной атмосферой, например, на Титане, спутнике Сатурна.

Я думаю, что все смотрят вверх, когда мы должны смотреть вниз. Если у вас уже есть крылья, вам просто нужно что-то, что поможет вам двигаться вперед.

Тогда остается только присоединить пропеллер к их крыльям или другим конечностям, чтобы заставить его вращаться.

введите описание изображения здесь

Велосипед предоставил человечеству вид транспорта, который был более эффективным , чем ходьба или бег, практически с самого начала. Первого деревянного велосипеда почти не было, но он был. Пройдя этап велосипеда, человек с велосипедом уже был более эффективным и способным, чем человек и лошадь. Что делает эту эффективность возможной, так это колесо. Для того, чтобы виды птиц могли реализовать аналогичный или ЛЮБОЙ выигрыш, они должны были бы изобрести что-то, что функционировало бы для полета так же, как колесо на земле — делая движение по воздуху более энергоэффективным. Предложение машин или инструментов для улучшения полета птиц по большей части бессмысленно, учитывая физику нашего известного мира. Однако могут быть некоторые исключения. Я вернусь к рулю позже.

ВСЕ человеческие летательные аппараты МЕНЕЕ эффективны, чем данные природой способности любых птиц*. Весь полет включает в себя 3 этапа: подъем, путешествие и спуск. Этими требованиями диктуется физиология птиц. Подъем требует самых значительных затрат энергии. Планеризм – это путешествие и спуск. Для летающих птиц потребность в энергии для планирования близка к нулю. Добавление планирующего устройства к подъему увеличило бы вес подъема и потребовало бы больших затрат энергии для достижения высоты. Таким образом, чистый выигрыш для одной глиссады будет отрицательным.

Некоторые птицы используют несколько глиссадов, используя восходящие потоки для подъема. Вы могли бы предложить улучшенные характеристики планирования для птиц, которые плохо планируют, но такие птицы, скорее всего, не будут иметь врожденной летной силы, необходимой для подъема с дополнительным весом (вспомните индюков). Но планеры или парапланы исключены из-за недостаточного усиления и слишком высоких затрат энергии. **

Большинство птиц обладают достаточной мышечной силой, чтобы обеспечить подъемную силу. Мускулатура для других целей уменьшена, чтобы оптимизировать отношение веса к подъемной силе. Большинству птиц пришлось бы использовать свои крылья, чтобы привести в действие машину с птичьим двигателем. Добавление любого устройства увеличивает вес без последующего увеличения мощности (или снижения требований к подъемной силе или увеличения отношения мощности к подъемной силе). Это сведет на нет любую прибыль. Единственный способ, которым машина с птичьим двигателем могла бы улучшить летные способности птиц, — это если бы птица была нелетающей, как страус или эму. Способный к полету вид птиц не может иметь достаточную мышечную силу в других группах мышц из-за ограничений по весу, необходимых для подъема и полета, чтобы привести в действие какую-либо движущую силу, например, пропеллер. Итак, у вас должен быть вид нелетающих птиц.

Теперь, когда дело доходит до летательных аппаратов, вполне возможно, что их мог изобрести вид птиц. Как и для земных людей, источник энергии должен быть по существу бесплатным или недорогим, но такой путь развития возможен. Ведь разработка механических двигателей возникла из-за наземных нужд. И у птичьего вида может быть экология с похожими потребностями, где в какой-то момент времени; механический двигатель обеспечивал большую эффективность и производительность, чем это было возможно без устройства.

Но летательный аппарат с птичьим двигателем должен быть более эффективным, чем птичий, иначе в этом нет смысла. У машины должен быть какой-то способ действовать как множитель врожденной эффективности птиц. Я мог представить, что разумная белка-летяга могла бы изобрести что-то вроде планера, чтобы сделать их более эффективными в планировании и использовать термики для набора высоты. Но белка-летяга не птица. Летать не в его природе.

Возвращаясь к рулю. Естественные средства передвижения человека, ходьба и бег, находятся на земле. Эти естественные средства передвижения стали более эффективными благодаря изобретению колеса. Комбинация колес в относительно легком и управляемом устройстве с приводом от человека значительно повысила энергоэффективность. Для того, чтобы виды птиц могли реализовать аналогичный или ЛЮБОЙ выигрыш, они должны были бы изобрести что-то, что функционировало бы для полета так же, как колесо на земле — делая движение по воздуху более энергоэффективным. Единственное, что я могу придумать, это какое-то маленькое антигравитационное устройство (в настоящее время неизвестная технология). Воздушные шары не улучшают полет из-за сопротивления ветра. Спроектируйте мир, в котором у вашего птичьего вида есть антигравитационные устройства,

В комментариях я предложил некоторые возможные исключения из того, что я здесь утверждал. Человечество на сегодняшний день не изобрело ничего (немоторизованного), что логически усилило бы естественные способности летающих птиц к полету. Вы не можете сделать альбатроса из индейки из-за физических ограничений каждого тела. У индейки нет такой мускулатуры, чтобы привести в движение летательный аппарат альбатроса. Альбатрос не может ходить по земле так же хорошо, как индейка. Однако мы имеем дело с научной фантастикой.. Если бы вы постулировали разработку материалов, которые были бы легче, гибче, практичнее и прочнее всего, что известно человечеству, вы могли бы разработать что-то, что будет работать. Или, если бы у вас была антигравитационная способность, которая была бы такой же маленькой, как у птичьей, или меньше (требуется небольшой размер из-за проблем с сопротивлением ветру). Велосипед работает, потому что основная группа мышц человека почти полностью переназначается для выполнения чего-то, что раньше было относительно второстепенной функцией. Ноги больше не должны были удерживать нас в вертикальном положении. Внезапно они были посвящены только тому, чтобы продвигать нас вперед, и они могли использовать всю эту «стоящую» энергию, чтобы двигаться вперед.

* Это не совсем так, так как такие летательные аппараты, как Gossamer Albatross, более энергоэффективны, чем некоторые летающие существа. Но для простоты, а не для написания книги, это исключение, а не правило.

** Из-за расширенных обсуждений, связанных с публикацией комментариев по этому вопросу и редактированием этого ответа, я понял, что может быть один способ, учитывая известныйтехнология (и физика) для разумных видов птиц для повышения способности к полету, хотя и ограниченным образом, и только для птиц с ограниченной способностью к полету или нелетающих. Корабль легче воздуха не сможет улучшить полет из-за сопротивления ветра. Однако давайте предположим, что наша инопланетная птица похожа на индейку, с ограниченной способностью к полету, но разумной. Для подъема можно было бы использовать воздушный шар легче воздуха, несущий нашу птицу и планирующее устройство. Таким образом, воздушный шар обеспечивает первичную потребность в энергии для полета. Оказавшись на высоте, планирующее устройство может быть развернуто, и наша птица получит чистый выигрыш. Это не совсем птичий двигатель, но это может быть усовершенствование.

Многие упоминали, что летающие виды часто очень хорошо приспособлены для полета. Однако, как упоминает @Goodies, не все из них. Он упоминает некоторых, которые вообще больше не летают, но некоторые, например цыплята, могут летать, но не очень хорошо, поскольку эволюция (и/или, по крайней мере, в случае цыплят, селекция) дала их увесистые мышцы для ходьбы, а также.

Для таких летающих видов я предлагаю «полет с помощью удара ногой»: он состоит из удлинителей крыльев, чтобы дать дополнительную подъемную силу (но затрудняет взмахи крыльями), вместе со шнурами между ногами и крыльями и шкивами, соединенными под крыльями. Когда вы поднимаете крыло, вы подтягиваетесь и поджимаете под себя ноги; когда вы машете, вы отбрасываете назад и вниз, используя мышцы ног, чтобы тянуть шнуры, чтобы помочь вам взмахнуть очень большими крыльями.

Трудно представить, что этот механизм будет очень элегантным, но он может помочь вам быстрее набрать высоту. Как только вы встали, удлинители крыльев могли помочь вам скользить (или наклоняться, если хотите). Таким образом, это может быть практичным способом поднять планер на высоту.

Обновлять

@geometrikal также предлагает способ использовать мышцы ног в другом ответе. Здесь мы представляем себе более простой механизм, который, по-видимому, требует более низкой технологии.

Я должен отметить, что все ответы предполагают, что летающие существа (возможно, за некоторыми исключениями) в значительной степени оптимизированы эволюцией для полета. В таком мире, как « Мир Роканнона » Урсулы Ле Гуин, который имеет плотную атмосферу по сравнению с гравитацией, эволюция, возможно, имела бы более легкое время с полетом как таковым, в результате чего многие существа могут летать, не обязательно будучи в этом очень хороши. (Возможно, в свою очередь, использование инструментов и перенос бремени будет легче развиваться среди птиц.) В таком мире вспомогательные технологии, такие как предложенные здесь или в других ответах, будут иметь более низкую планку, чтобы быть полезными.

Да, это расправление крыльев может сработать для курицы! Нужно быть разумным, чтобы использовать удлинители. Скольжение и набор высоты за счет тонких движений сильно отличаются от естественного порхания, как это обычно делает курица.

Решения для пингвинов и курицы

Летающие виды многочисленны, большинство из них довольно эффективны, пролетая многие тысячи километров в год. Для полета орлу понадобятся только мышцы плеча.

Но есть много видов, которые летают не так хорошо или уже не летают. Крылатый костюм кажется подходящим для предприимчивых пингвинов. Скольжение. То же самое относится и к летунам-любителям, таким как кошки и белки, которые могут использовать вингсьюты или треугольные крылья, чтобы вытягивать конечности. Думаю, самая умная курица предпочтет воздушные шары?

Страусиный велосипедный дрон

Предположим, что страус эволюционировал бы как разумный вид, среди страусов могло бы быть культурное стремление летать. При проектировании средств, я думаю, они могут хорошо использовать свои очень сильные ноги, используя квадрокоптер для отрыва от земли. Углеродный велосипедный ремень можно прикрепить к карбоновым колесам, установленным по обеим сторонам животного, приводимым в движение педалями, соединенными с пальцами ног. Быстро вращающиеся колеса каким-то образом приводят в движение пропеллеры. Не могу придумать подходящей передачи для этого, но, вероятно, эти страусы будут намного умнее меня.

введите описание изображения здесь

https://www.youtube.com/watch?v=j02CzMyf0DA

(это для ленивых страусов)

Слово «летающий» в вопросе как бы предполагает, что речь не идет о видах, которые не умеют летать. Потому что они должны были пройти более или менее тот же путь, что и люди.
Страусы летали когда-то... что, если бы ваши разумные летающие животные потеряли способность летать, потому что им это больше не нужно? Страус - одно из животных, которые действительно могут поднимать собственный вес... если бы только у них был для этого самолет...
Повторюсь, речь идет о летающих видах. Не виды, которые разовьют полет в будущем, не виды, которые потеряли способность летать в прошлом, полете, настоящем времени.

В реальной биофизике вы можете сосчитать все соответствующие примеры здесь!

Что в Миростроительстве говорит, что летчику нельзя употреблять наркотики — это же не Олимпиада, не так ли?

Что говорит летчику нельзя пользоваться протезами – разве обычный спортсмен не может получить от «лезвийных» ног то же преимущество, что и паралимпийцы? Вы не можете перевести это на крылья?

Что говорит, что летун не может использовать пустые экстрасенсорные способности?

Да, они могут быть и возможными, и практичными.

Это очень простой вопрос, который усложняется тем, что ограничивает полет ЛЮДЕЙ. Люди не могут летать самостоятельно, потому что мы плотные, медленно движущиеся млекопитающие с пропорционально гораздо более слабыми придатками, чем крылья птицы, но птица могла бы легко использовать механические преимущества для увеличения как скорости полета, так и дальности. Другими словами, мы не можем летать на самолете с автономным двигателем по тем же причинам, по которым черепаха не может оставаться в вертикальном положении на велосипеде.

Давайте начнем с того, как работает человеческий велосипед: ответ Бобтато до сих пор лучше всего справился с задачей определения того, что заставляет человеческие велосипеды работать. По сути, передвижение ногами тратит впустую много энергии, которую велосипед возвращает и превращает в движение вперед... но он упускает из виду тот факт, что все те же основные принципы применимы и к птицам. Как и ноги, крылья генерируют движение вперед только частью взмаха, когда крыло отталкивается от воздуха вниз и назад, чтобы создать равную и противоположную реакцию, но когда оно поднимается и движется вперед, оно на самом деле толкает птицу в неправильном направлении. вернуться в исходное положение (только в меньшей степени, потому что крыло складывается и наклоняется при этом движении).

ПОСМОТРЕТЬ: https://www.pbh2.com/wordpress/wp-content/uploads/2014/03/how-a-bird-takes-off.gif

Таким образом, большая часть энергии, затрачиваемой на то, чтобы поднять крылья назад и вперед, теряется из-за неэффективности. Однако, если бы птица просто взмахивала вверх и вниз, она ни в коем случае не отталкивалась бы назад, а если вы прикрепите ее крылья к узлу шестерни, то это движение вверх и вниз могло бы повернуть пропеллер, который преобразовал бы полный ход закрылок в импульс вперед и ни один в импульс назад.

Но это только часть истории о том, что делает аэробайк лучше. Главное, что делает велосипеды такими хорошими, — это передаточные числа. Чтобы лететь горизонтально вперед, вы должны раскачивать крыло быстрее, чем вы уже двигаетесь, чтобы создать дополнительную скорость. Таким образом, если вы хотите двигаться со скоростью 50 км/ч, а скорость вашего крыла достигает максимальной скорости 40 км/ч, тогда ваш медиум отступает от вашего крыла быстрее, чем вы можете толкнуть его, поэтому вы не можете заставить себя двигаться быстрее, отталкиваясь от него. воздух, как только вы превысите скорость 40 км/ч. Если вы когда-нибудь бегали на полной скорости,

Но, как и велосипед, пропеллер может использовать передаточное число, чтобы превратить медленное сильное биологическое действие в более быстрое и слабое, чтобы сделать более высокие скорости более устойчивыми. Таким образом, как только ваша птица достигает скорости полета, близкой к максимальной, она может увеличить передаточное число. Таким образом, вместо сильного, но в основном бесполезного толчка со скоростью 40 км/ч, вы можете получить более слабый толчок со скоростью 120 км/ч от вашего винта, и этот более быстрый толчок назад означает, что вы можете поддерживать свою скорость 40 км/ч, тратя гораздо меньше энергии на неэффективность. , или вы можете разогнаться до более высокой максимальной скорости даже при более низком крутящем моменте, следуя тому же принципу, который позволяет вашему автомобилю разгоняться и поддерживать межгосударственные скорости на высоких передачах с относительно небольшой нагрузкой на ваш двигатель.

Ценность велосипеда в том, что он держит человека; тогда можно расходовать свою энергию на продвижение вперед.

Аналогом воздуха является аэродинамический профиль.

Аэродинамический профиль должен быть быстро перемещен вперед, чтобы работать, но это выполнимо, поскольку давление воздуха на переднюю часть (борьба с движением вперед) меньше, чем давление воздуха под аэродинамическим профилем (которое создает подъемную силу).

Таким образом, человек может летать своим ходом, используя машину, основными компонентами которой являются аэродинамический профиль ["крыло"] для подъемной силы и небольшой аэродинамический профиль ["пропеллер"], приводимый в действие пользователем, для движения вперед. движение.

К сожалению, я не понимаю, как летающее существо могло бы получить какое-либо преимущество над своей существующей способностью летать, используя такое устройство. …Но я был бы счастлив оказаться неправым.

(Существуют устройства, такие как • воздушные шары, • планеры и • дельтапланы, которые позволяют человеку так или иначе летать, не затрачивая много энергии… но каждое из перечисленных идет на компромисс.)

Сказав все это ... есть одна вещь, которая, возможно, может быть квалифицирована. Это могло бы быть более жизнеспособным, если бы несколько «людей» приводили его в действие. Это — добавлено к планеру — «самоходная доска на подводных крыльях» — разумеется, приспособленная для полета в воздухе; идея состоит в том, чтобы «хлопать» вверх и вниз {гибкая форма аэродинамического профиля}. Найдите выше и посмотрите следующие ссылки, чтобы получить представление.

. Начните следующее примерно в 0:40.
https://www.youtube.com/watch?v=wuzWYqCm4T0

. Начните следующее примерно в 0:45.
https://www.youtube.com/watch?v=VyyMN5RzlTg

. Во-вторых, видео на YouTube в первом.
https://www.mensjournal.com/adventure/kai-lenny-surfs-his-self-propelled-foil-board-on-open-ocean-swells-for-miles/
https://www.youtube.com/ смотреть?v=h7XupqFOFSg

. То же.
https://www.surfertoday.com/surfing/one-ride-two-waves-kai-lenny-tests-a-self-propelled-hydrofoil-surfboard
https://www.youtube.com/watch?v=px88XsARHwc

. Я почти уверен, что это «механизм». (Это для воды; я ожидаю, что воздушное крыло будет больше похоже на стандартное крыло самолета.
) =cpc&utm_source=google&utm_campaign=Google%20Shopping&gclid=CjwKCAjw1JeJBhB9EiwAV612y_tK1FmjHguPTBIUWo5sGW6K5r8ectHTBb5RG4dI-raDdv_RXN3DvRoCyloQAvD_BwE