Eindhovens onderzoek naar kolibries kan drones in de toekomst stiller maken

Onderzoekers van de TU Eindhoven, TU/e-spin-off Sorama en Stanford University hebben met nieuwe meettechniek ontdekt hoe kolibries geluid maken met hun vleugels. Dat inzicht kan bijdragen aan het stiller maken van ventilatoren, windmolens en drones, zeggen de onderzoekers.

Kolibries staan bekend om het karakteristieke geluid dat hun vleugels maken. Het gezoem lijkt meer op dat van insecten dan het geflapper van vleugels van andere vogels. Onderzoekers van de TU Eindhoven, het bedrijf Sorama en Stanford University, onder leiding van hoogleraar David Lentink, observeerden de diertjes in een speciale meetopstelling met twaalf hogesnelheidscamera's, zes drukplaten en 2176 microfoons. Ze ontdekten dat de vleugels van de kolibrie inderdaad op dezelfde manier geluid maken als insecten.

Het is de eerste keer dat onderzoekers erin geslaagd zijn om van een vliegend dier de oorsprong van het vleugelgeluid te achterhalen, schrijft TU Eindhoven in een nieuwsbericht. De onderzoekers schrijven dat het geluid van de kolibrie ontstaat door het drukverschil tussen de boven- en onderkant van de vleugels, dat tijdens het op en neer slaan van de vleugels verandert. Door die drukverschillen kan de kolibrie stil in de lucht blijven hangen.

De kolibrie is de enige vogel die zowel tijdens de opwaartse als neerwaartse vleugelslag een sterke aerodynamische kracht opwekt naar boven toe. De opwaartse lift is de voornaamste reden voor het karakteristieke vleugelgeluid van de vogel. En daarmee lijkt het meer op hoe insecten met hun vleugels slaan. Andere vogels genereren alleen lift bij de neerwaartse vleugelslag.

Voor het onderzoek bouwden de onderzoekers een speciale testopstelling, waar een kolibrie bij een nepbloem suikerwater kon drinken. Tijdens het drinken werd de vogel in de gaten gehouden door een opstelling van camera's, microfoons en druksensoren, zodat elke vleugelslag kon worden vastgelegd. Daarmee konden de onderzoekers een 3d-geluidskaart maken van de vleugelslagen. Ook werden met drukplaten de lift en weerstandsdruk van de vleugelslagen gemeten. De onderzoekers ontwikkelden een algoritme dat uit de metingen een 3d-geluidsveld kan interpreteren.

De manier waarop de onderzoekers inzicht kregen in de aerodynamica van de vleugels van een kolibrie, en daaruit volgend de manier waarop de onderzoekers geluid zichtbaar konden maken, kan ook vliegtuigen, drones en ventilatoren van laptops en stofzuigers verbeteren, stellen de onderzoekers. "Als je namelijk weet hoe de complexe aerodynamische krachten van een dier geluid produceren, dan kun je die kennis gebruiken om vliegende of bewegende apparaten die complexe krachten genereren, stiller te maken", schrijven zij.