Природа
Полет семени клена визуализируется на этой сложной фотографии. Автовращение семян замедляет их спуск, используя низкое давление, произведенное вихрем, который формируется при вращении на переднем крае их крыла.

Сейчас наблюдается огромный интерес в развитии микро воздушных транспортных средств, которые, из-за их размера, должны функционировать, используя те же самые физические принципы, которые используют маленькие, природные летающие объекты, такие как насекомые и семена клена.

Исследование под руководством Дэвида Лентинка (David Lentink), ассистента профессора в Вагенингене и H. Майкла Дикинсона (Michael H. Dickinson), профессора биоинженерии в Калифорнийском технологическом институте, показали, что во время вращения, семена клена генерируют вихрь, который находится на вершине передних краев семян, когда они вращаясь медленно спускаются к земле. Этот вихрь понижает давление воздуха над верхней поверхностью семени клена, и эффективно тянет крыло вверх, противодействуя силе тяжести.

При падении семена деревьев клена вращаются как миниатюрные вертолеты, но поскольку семена кружатся, они спускаются и падают медленнее, ветер подхватывает их и может нести на большее расстояние. Ученых давно интересовало то, как семенам удается замедлить свое падение. В исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые из Университета Wageningen в Нидерландах и Калифорнийского Технологического института (Caltech) описали секрет аэродинамики вращающихся семян.

Использование завихрения, для увеличения подъемной силы, используется насекомыми, летучими мышами, и колибри, и когда они машут своими крыльями взад и вперед, создается подобный эффект. Это открытие означает, что растения и животные когда то находились на одной эволюционной ступени и выработали идентичные способы решения аэродинамических проблем для того, чтобы совершенствовать свой полет.

Чтобы измерить поток воздуха, создающегося во время кручения семян, ученые построили пластмассовые модели семян с радиусом приблизительно в 5 - 10 раз больше чем натуральные семена клена. Семена опускались не в воздухе, а сквозь большой резервуар с минеральной нефтью. Для исследования использовался специально разработанный робот, по имени "Robofly". Ранее, Robofly помог определить аэродинамические силы, которые удерживают в воздухе насекомых. Размер модели семян, скорость на которой они вращалось проходя через резервуар, и вязкость нефти, были выбраны так, чтобы особенности потока жидкости, произведенного моделью, были идентичны произведенным реальными семенами клена.

Во время эксперимента сильный свет лазера освещал крошечный стеклярус, добавленный к нефти, и с помощью камеры, производились съемки движения бусинок, во время падения семени через резервуар. Эти изображения показали присутствие вихря подобного торнадо, который появляется около переднего края вращающегося семени. Расчеты модели, показали, что циркулирующий вихрь создал дополнительный подъем, замедляющий опускание семени.

Данные лученные при работе с моделями семян были подтверждены в Университете Wageningen. Здесь для исследований были взяты 32 экземпляра настоящих семян клена. Здесь, чтобы визуализировать поток воздуха вокруг вращающихся семян, использовался дым.
Исследования показали, что реальные семена так же производят вихрь, который дает исключительно высокую подъемную силу, и что этот вихрь подобен по структуре вихрю, который создается крыльями насекомых, летучих мышей, и колибри, во время взмахов.

Эти исследования имеют большой практический интерес, и могут быть применены космическими агентствами, для создания крутящихся парашютов, чтобы замедлить спуск будущих зондов для изучения атмосферы таких планет, как Марс, и микро-вертолетов.

Исследователи сообщают, что семена клена представляют собой самый простой проект для миниатюрного вертолета, если циркулирующее крыло могло бы быть приведено в действие микродвигателем.