Las complejas posiciones de las alas de la abeja crean fuerzas de sustentación constantes e inestables.
Introducción
El acto de flotar en el aire implica una serie de movimientos de alas complejos. Las abejas se ciernen en una posición ligeramente erguida, y el movimiento de sus alas implica un golpe de ala hacia adelante y hacia atrás. Este movimiento es similar a la forma en que los humanos se mueven en el agua moviendo los brazos hacia adelante y hacia atrás para ayudar a mantener la flotabilidad. La carrera completa de la abeja consta de tres áreas: carrera media, carrera hacia atrás y carrera hacia adelante, cada una de las cuales contribuye con características de elevación específicas.
La estrategia
A la mitad del recorrido, el ala de la abeja se parece al ala de un avión y se desarrollan fuerzas aerodinámicas de estado estacionario en el borde delantero del ala. El ala de un avión debe mantener un ángulo de ataque de menos de 9 grados (la orientación del ala en relación con la dirección del movimiento) para evitar la entrada en pérdida (el aire turbulento interrumpe la sustentación). Sin embargo, el ángulo de ataque del ala de la abeja tiene un promedio de 41.1 a 50.5 grados. Para evitar el estancamiento, un vórtice (un remolino de aire) que se mueve a lo largo del ala de la abeja desde el abdomen retrasa la aparición de aire turbulento en ángulos de ataque más altos.
Al final de los movimientos hacia atrás y hacia adelante, el ala de la abeja gira a lo largo de su eje longitudinal para orientar el borde de ataque en la nueva dirección de viaje del ala. Esta rotación se asemeja a cómo un ser humano con las manos extendidas hacia los lados, gira las manos desde las palmas hacia arriba hasta las palmas hacia abajo. Esta rotación en la inversión de la carrera crea tres fuerzas de sustentación diferentes para mejorar la sustentación general: rotación, aceleración y captura de estela. Además, en la carrera hacia atrás, cuando ambas alas casi pueden tocarse, un chorro de aire sale disparado para mejorar el empuje y crea una zona de baja presión que inicia las fuerzas de sustentación durante la carrera hacia adelante.
Durante el vuelo estacionario con carga baja, el ala de la abeja opera dentro de un rango de movimiento de adelante hacia atrás de 90 grados a alrededor de 230 Hz. Este rango de trazo crea un plano imaginario llamado plano de trazo. Para moverse hacia adelante y hacia atrás, el plano de carrera se inclina hacia adelante o hacia atrás de manera similar a como vuelan los helicópteros. Los músculos de vuelo indirecto de la abeja están sintonizados para esta frecuencia más alta de 230 Hz, que es atípica en otros insectos. Para aumentar la velocidad de la abeja o su capacidad para transportar una gran carga de polen, las alas mantienen una frecuencia de brazada de 230 Hz aumentando el rango de brazada de adelante hacia atrás más allá de los 90 grados. En un golpe máximo, la abeja puede volar a 3/4 mph.
Las posibilidades
El aleteo de las alas de las abejas representa un enfoque completamente diferente al vuelo propulsado que las hélices humanas, los motores a reacción o las palas de los helicópteros. Permite flotar y girar con precisión de formas que actualmente no podemos igualar. Si bien todavía parece poco práctico para objetos más pesados, el aleteo rápido tiene mucho potencial para aplicaciones que podrían aumentar la precisión, la coordinación y la eficiencia de las máquinas aéreas ultraligeras como los drones.
