Fjärilens vingslag överraskar forskare

Silverstreckad pärlemorfjäril.
Silverstreckad pärlemorfjäril. Foto: Per Henningsson

Fjärilarnas vingar är unikt stora och breda i förhållande till resten av kroppen jämfört med vingarna hos andra flygande insekter och hos fåglar. Nu har forskare vid Lunds universitet studerat aerodynamiken när fjärilarna flyger. Resultaten förklarar nyttan med den extrema vingformen och de flexibla vingarna och kan komma till användning vid tillverkning av små drönare.

Lundaforskarna har i detalj studerat fjärilarnas vingslag och hur de påverkar luften. Forskningen har skett i universitets vindtunnel och resultaten visar att vingarnas storlek, form och flexibilitet ger en unik flygteknik. Under vingarnas slag uppåt kupas de, vilket skapar en ficka mellan dem som fylls med luft. När vingarna ögonblicket därpå slår ihop med varandra pressas luften ur fickan och skapar en bakåtriktad jetstråle som driver fjärilarna framåt. Vingslag nedåt har en annan funktion: att fjärilarna håller sig i luften och inte faller till marken. 

Effektiviteten fascinerar

Att vingarna slår ihop under uppslaget beskrevs av forskare för snart 50 år sedan, men det är först i med den här studien som teorin testas på riktiga fjärilar i fri flykt. Hittills har den gängse uppfattningen varit att fjärilarnas vingar är aerodynamiskt ineffektiva, något som forskarna från Lund nu motbevisar.  

– Att vingarna kupas när fjärilarna slår ihop dem gör vingslagen mycket mer effektiva. Det är en elegant mekanism som är långt mer avancerad än vi anade och det fascinerar. Fjärilarna har nytta av tekniken när de måste lyfta snabbt och fly från rovdjur, säger Per Henningsson som studerat fjärilarnas aerodynamik tillsammans med kollegan Christoffer Johansson. 

– Våra resultat kan inspirera till att förbättra flygteknik och prestanda hos små drönare. Hemligheten är att utgå från fjärilsvingarnas form och flexibilitet.

Mekaniska vingar

Förutom att studera fjärilarna i vindtunneln har forskarna konstruerat mekaniska vingar som efterliknar fjärilarnas. Formen och flexibiliteten hos de mekaniska vingarna då de kupas och slår ihop bekräftar den höga effektiviteten. 

– Våra mätningar visar att kraften som bildas när vingarna slår ihop är 22 procent högre och effektiviteten 28 procent bättre jämfört med om vingarna hade varit stela och inte alls flexibla, säger Christoffer Johansson. 

Resultaten publiceras i tidskriften Journal of the Royal Society InterfaceButterflies fly using efficient propulsive clap mechanism owing to flexible wings

Intresserad av forskning och samhälle?
Prenumerera på Apropå!
I nyhetsbrevet Apropå varvas senaste nytt från Lunds universitet med kommentarer till aktuella samhällshändelser från några av våra 4800 forskare.