Ons onderzoek dat de achtergrond van dit project vormt, richt zich op de vliegkunsten van insecten, vogels en vleermuizen tot plantenzaden. De vliegbeweging van deze dieren en planten zien we elke dag om ons heen. Vogels in de achtertuin in de vroege ochtend, vlinders en bijen tijdens een zonnige zomermiddag, esdoornzaden die door de lucht draaien in de herfst, vleermuizen tijdens de schemering, maar ook muggen die ons 's nachts wakker houden. Maar hoe vliegen al die organismen nou precies?

Tornadoachtige werveling en draaiende vleugel

In het onderzoek van ons team, het promotiewerk van Lentink, is in detail de samenhang tussen de vleugelbeweging en vliegprestatie bestudeerd van vliegende organismes. Uit dit werk blijkt verassend genoeg dat insecten, vogels, vleermuizen en helikopterzaden gebruikmaken van hetzelfde natuurkundige principe. Al deze vliegende organismen verhogen de draagkracht van hun vleugel door een bijzonder sterke tornadoachtige werveling te generen, die parallel aan de vleugelvoorrand bovenop de vleugel ligt en de vleugel omhoogzuigt en zo de liftkracht van de vleugels vergroot. Deze wervel ligt stabiel op de vleugel zolang deze draait; continu zoals bij een esdoornzaad, of op en neer om een (schouder)gewricht zoals voor een insect, vogel of vleermuis. Doordat deze bijzonder krachtige wervel de draagkracht sterk vergroot kunnen al deze organismes effectiever vliegen.

Morphing

Naast de draaiende vleugelbeweging is ook de vorm van de vleugel bepalend voor hoe effectief er gevlogen wordt. In tegenstelling tot insecten, vleermuizen en plantenzaden kunnen vogels hun vleugel radicaal van vorm veranderen in de lucht. Met deze techniek (morphing) kunnen vogels hun vliegprestaties nog verder verbeteren door voor elke manoeuvre en vliegsnelheid de vleugel de beste vorm te geven die in de maximale vliegprestatie resulteert. Net als de draaibeweging van de vleugel als geheel treden deze vleugelvormveranderingen razendsnel op, zodat de elegantie daarvan ons ontgaat als een vogel voorbij suist.

Gierzwaluwen maken als de beste gebruik van deze techniek. Zij bevinden zich vrijwel permanent in de lucht, waar afstanden worden afgelegd, insecten worden gegeten en zelfs wordt gepaard!

Wetenschap

De wetenschappelijke kwaliteit van het onderzoek blijkt uit de volgende voorstellen, publicaties en projecten. Lentink is bedenker en organisator van het onderstaande onderzoek (eerste auteur van onderstaand NWO voorstel en de high-impact publicaties die onderdeel vormen van het promotiewerk, en initiator en begeleider van de toepassingsprojecten):

1. NWO-ALW subsidie project "Vortex dynamic strategies in animal swimming and flight".
2. Cover Nature (2007) “How swifts control their glide performance with morphing wings”.
3. Cover Science (2009) “Leading-Edge Vortices Elevate Lift of Autorotating Plant Seeds”.
4. Cum laude proefschrift (2008) “Biofluiddynamics of swimming and flight”.
5. Nederlandse Zoölogieprijs 2009 en Nederlandse Biofysica prijs voor het beste proefschrift 2009.
6. Toepassingen onderzoek in studenten ontwerpprojecten: (1) DelFly; een flapperend microvliegtuigje ontwikkeld op basis van dit onderzoek, en (2) RoboSwift; een microvliegtuigje met van vorm veranderende vleugels. (Bekijk filmpjes van Delfly en RoboSwift op Youtube.)