Я возьму удар на этом...

Перво-наперво, мне трудно найти точные данные о весе перьев ара, но общее мнение, кажется, что сама птица весит около 1 кг (в зависимости от вида, но я предполагаю, что вы хотите алый или сине-желтый так как они самые известные и оба весят 1кг).

Согласно этому ответу на Quora , перья курицы составляют 3,3% от массы ее тела, а перо весит около 0,0082 грамма. Предположим, что перья ара занимают аналогичную часть веса его тела, это означает, что он имеет ок. 4000 перьев.

На этом удобном сайте указана плотность как перьев, так и стали. Плотность пера 0,0025 г/см3, стали 7,8 г/см3, или в 3000 раз больше. Это сделало бы каждое стальное перо весом около 24,6 г, то есть ваш попугай теперь весит 99,4 кг плюс-минус, но только если мы сможем напрямую преобразовать одно в другое. Но этот расчет, вероятно, не выдерживает критики, так как преобразование плотности между перьями и сталью неточное из-за разного сжатия каждого предмета. К сожалению, я не уверен, что плотность кератина работает, так как я могу найти только плотность α-кератина, а не β-кератина, из которого сделаны перья. Я предполагаю, что он более плотный, основываясь на описаниях, но не могу быть уверен.
Плотность α-кератина составляет ок. 1,3 г/см3, что делает каждое стальное перо весом 0,04 г, а общий вес составляет около 190 г. Если принять во внимание комментарии Георга Патшайдера о верхней границе в 7,8 кг, это кажется достаточно хорошим и намного легче, чем ожидалось, так что это может работать лучше, чем я думал.

Тем не менее, 200 граммов — это дополнительные 20% веса, что является большим дополнительным весом для птицы, но не выходит за рамки возможного. Известно, что орлы несут вес собственного тела, поэтому для попугая может быть 20%. Хотя это не включает клюв и когти, так что это может быть проблемой.

Если это чистая сталь? Ад нах. Но есть и другие варианты. Чешуйчатоногие брюхоногие моллюски, также известные под гораздо более дерзкими именами железной улитки и Chrysomallon squamiferum, родом из глубоководных термальных жерл, известных как черные курильщики, глубоководных жерл, из которых постоянно хлещет вода. Эта вода, кстати, берет свое начало из-под мантии.

SFG использует хемосинтетические бактерии, скрывающиеся в его железах, для поглощения и минерализации ядовитых сульфидов железа в воде, что делает их неядовитыми для улитки. Затем он покрывает свою оболочку минералами, создавая уникальную трехслойную структуру. Внешний слой, используемый для блокировки большей части атаки, состоит из грейгита (Fe3S4), невероятно твердого минерала. Затем идет средний слой мягкого органического вещества, предназначенного для поглощения ударов, вмятин и ударов. Наконец, внутренний слой арагонита (CaCO3), созданный для того, чтобы крабы-засранцы не вонзали свои противные клешни в панцирь и не раздирали его на части, щепка за щепкой.

Эта броня настолько лучше всего, что у нас есть, включая броню Чобхэма, что армия США активно проводит исследования в этой области в надежде разработать новую броню следующего поколения, используя ту же сборку. Кстати, взгляните на него.

Это металлические чешуйки, сделанные из минералов железа. Минералы железа, которые являются ядовитыми и магнитными. Чешуя здесь из-за улиток-убийц, метающих зубы-гарпуны. А именно, они служат для полного отклонения гарпунов. И они также могут не использовать инденторные головки с алмазными наконечниками. Алмаз промышленного качества, нанесенный под давлением в несколько метрических тонн. Мутация Колосса Людей Икс больше не кажется такой надуманной, не так ли?

О, и они на самом деле ничего не едят, вместо этого полагаясь на свои хемосинтетические бактерии для пропитания. С точки зрения непрофессионала, это означает, что улитка поддерживает себя за счет окисления сульфидов в воде, которые смертельно ядовиты для большинства форм жизни, включая саму улитку. Единственная причина, по которой она выживает, заключается в том, что бактерии хемосинтезируют сульфиды, что позволяет улитке буквально жить за счет яда.

Итак, если вам нужен ара с металлическим оперением, в то время как чистая сталь совершенно невозможна (из-за того, что это биологический организм и все такое), вы можете гипотетически просто срастить его гены с SFG, предоставить ему симбиотические отношения с теми же хемосинтетическими бактериями. , и, таким образом, наноразмерная броня грейгита интегрирована в его клюв, когти и перо таким же образом. И по отношению к своему весу это самый прочный органический наноматериал, известный человеку. Не могу найти данных о плотности в г/см3 железной пластинчато-кольчужной чешуйчатой ​​брони SFG, но может ли она быть достаточно легкой, чтобы ваш металлический ара мог оторваться от земли и полететь? Может быть...

Соотношение мощности и веса

На любой воздушный объект действуют четыре силы: подъемная сила, гравитация, тяга и сопротивление. Мы сосредоточимся на перетаскивании и подъемной силе, так как это самые сложные части.

Если предположить, что математика Адалии верна (может быть, она немного завышена, но давайте примем ее), и этот стальной ара теперь весит ~100 кг, тогда крылья должны создавать достаточную подъемную силу, чтобы преодолеть этот вес ~100 кг. Уравнение подъемной силы говорит нам то, что нам нужно знать:

куда$L$= Подъемная сила,$C_l$- коэффициент подъемной силы,$r$плотность воздуха,$V^2$квадрат скорости и$A$площадь крыла.

Для наших целей площадь крыла, плотность воздуха, коэффициент подъемной силы остаются такими же, как у обычного ара. Итак, чтобы поддерживать в полете 100-килограммового попугая, нам нужно лететь в 10 раз быстрее (поскольку в уравнении подъемной силы скорость возводится в квадрат).

Какое сопротивление

Перетаскивание убивает. Уравнение сопротивления выглядит следующим образом:

Где$D$сила сопротивления,$C_d$коэффициент лобового сопротивления,$\rho$плотность воздуха,$V^2$квадрат скорости и$A$это фронтальная зона. Для нашего ара коэффициент лобового сопротивления, плотность воздуха и площадь остаются неизменными. У нас есть только скорость для работы.

Из нашего уравнения подъемной силы мы знаем, что нам нужно двигаться в 10 раз быстрее, чтобы поддерживать нашу стальную ару. К сожалению, это означает, что ара должна расходовать в 10 раз больше энергии, чтобы набрать скорость и просто оставаться в воздухе. Полет на низкой скорости будет особенно энергозатратным, поскольку подъемную силу придется создавать за счет нагнетания воздуха вниз (как вертолет), а не всасывания вверх (как самолеты).

Далее, нагрузка на крыло этой птицы будет нелепо плохой. Маневренность будет ужасной, поскольку высокая нагрузка на крыло требует, чтобы вся или почти вся подъемная сила расходовалась на удержание птицы в воздухе; почти ничего не осталось для поворота.

Посадка тоже будет сложной. Когда птица приземляется, она должна снизить скорость полета до нуля. Этому стальному ару придется нелегко, так как его крылья создают жалко маленькое сопротивление по сравнению с его массивным весом. Все приземления будут аварийными, так как воздух точно не поможет замедлить птицу. О нет, эта работа принадлежит мистеру Грязь в твоем клюве.

Нам нужно больше энергии

Чтобы заставить этого ару летать, вам придется обновить его маленькое мясистое сердце и мускулы до стали или ручного удара. Я не знаю механизма, который будет генерировать энергию, необходимую для того, чтобы удерживать этот стальной груз в воздухе и по-прежнему соответствовать размеру большой птицы. Заправить эту птицу топливом для любого серьезного полета будет очень сложно, поскольку летные характеристики уже очень плохие.

Эта птица заземлена!!!

... без серьезного махания руками. Любой, кто хоть что-то знает об аэродинамике, столкнется с исключительными трудностями приостановки недоверия.

Визуализация

Полезный мысленный образ, объясняющий, почему это такая плохая идея: возьмите стальную пластину из тяжелоатлетического олимпийского зала. Попробуйте заставить его летать. С какой скоростью он должен лететь, чтобы оставаться в воздухе?

Этот ответ был отредактирован с учетом изменения ответа Адалии.

Ваша проблема в загрузке крыла .

Полет волшебен, но не иррационален. Без тяги (самолеты, ракеты) птица должна уравновешивать свой вес несущей нагрузкой крыльев. То, насколько загружены крылья, повлияет на баланс, маневренность, легкость посадки и взлета и т. д.

Верхний предел для птиц составляет около 5#/кв.фут. Если Адалия права (и у меня нет никаких причин сомневаться в этом), то для вашей 1,2-килограммовой (2,65#) птицы потребуется около 0,53 кв. фута крыла или 0,265 кв. фута на крыло (4 дюйма в ширину, 1 фут в длину...).

Это вполне в пределах способности птицы летать. Единственная реальная проблема заключается в необходимости гибкости (сталь, как правило, не является такой тонкой, если мы хотим, чтобы она не сгибалась и не ломалась, как электрический удар) и сцепления между «перьями», которых может не быть со сталью. (но на этом уровне тонкости, это могло бы быть).

Итак, я согласен с тем, что птица может летать, но вам нужно либо изменить гибкость стали, либо вам нужно придумать сплав, который обеспечивает гибкость без выделения тепла или поломки.

Это зависит от того, из какого металла сделаны эти перья. Если предположить, что это железо или сталь, конечно, это будет слишком тяжело.

Но поскольку это вымышленная история, вы можете копнуть глубже в вымышленную сторону, поэтому вот решение:

Решение:

адаптации: Вы спросили, какие приспособления потребуются, чтобы металлический пернатый ара мог летать, я мог думать только одним логическим путем:

Органический сплав

Это не обязательно должен быть чистый металл, чтобы быть металлическим сплавом, давайте поработаем над этим! Что мы склонны смешивать с железом, чтобы сделать его более легким и прочным? Карбон! Но ждать! Это просто сталь, еще недостаточно легкая...

Формы жизни, основанные на углероде, как правило, хорошо манипулируют углеродом на молекулярном уровне, птица, оказывающая правильное эволюционное давление, может развить правильные биологические способы производства углеродных нанотрубок . Углеродные нанотрубки имеют репутацию самого прочного и жесткого материала, обнаруженного с тех пор, и они такие же легкие, как углерод, если вы когда-либо держали в руках кусок графита, вы понимаете, о чем я говорю.

А так как железо содержится в крови, а мы знаем, что смешивать углерод с железом не составляет труда (Человечество делает это постоянно!) да, это...

У вашего ары есть перья, состоящие из кристаллической решетки или сложной сети углеродных нанотрубок , смешанных с железом в вымышленном органическом сплаве, разработанном разновидностью ара, которая жила в удивительно специфических вымышленных условиях, чтобы развить экстремальные боевые приспособления, возможно, чтобы противостоять кислоте или коррозионным веществам. окружающая среда или что-то еще, эти детали не имеют большого значения для истории (я полагаю).

Я надеюсь, что это решило проблему. Приятного письма.

Я не могу комментировать. Итак... Кто-нибудь заглядывал внутрь перьев?? Они полые с крестообразной опорой. Любой металл также может быть сформирован таким образом. По сути, вы пропускаете воздух или другой газ через середину стали, пока она затвердевает. Сделайте это в том же масштабе, что и структуру пера. Если добавить слишком много воздуха, получится металлическая пена .

Итак, больше воздуха меньше стали и веса.