طراحی و مدل‌سازی دستگاه آزمایشگاهی افسار پرواز با هدف تحلیل عملکرد پرواز حشرات

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی هوافضا، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران

چکیده

دستگاه آسیاب پروازی وسیله‌ای است که به مطالعه بر روی پرواز حشرات می‌پردازد. به کمک این وسیله می‌توان پارامتر‌های اصلی عملکرد پرواز همچون مسافت، سرعت و مدت زمان پرواز را محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. این وسیله علاوه بر حوزه هوافضا که به ارتقاء و بهینه‌‌سازی وسایل پرنده موجود می‌پردازد و می‌تواند الهام بخش ساخت ریز‌پرنده‌های بال‌زن باشد، در علوم کشاورزی نیز به منظور مبارزه با آفات و تولید محصولات کشاورزی بیشتر و مرغوب تر مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله به طراحی و ساخت یک نمونه دستگاه آسیاب پروازی پرداخته شده است که در عین سادگی، اطلاعات مفید و گسترده‌ای از عملکرد پرواز حشرات را در اختیار پژوهشگران قرار می‌دهد. بعد از توضیح مختصری درباره انواع روش‌های موجود در تحقیق بر روی پرواز حشرات و معرفی دستگاه‌های آسیاب پروازی، ابتدا معادلات حاکم بر دستگاه ارائه، سپس، نحوه ساخت و روش آزمایش بیان و به بررسی و مقایسه داده‌های حاصله از آزمایش و مقایسه آنها با دستگاه‌های مشابه و ارتقاء یافته، پرداخته شده است، و در نهایت، مزایا و معایب این دستگاه بیان می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Delacato C. Magnetically Levitated Insect Flight Mill For Forward Flight Control Analysis. BSc Thesis, Pennsylvania State University, 2016.
 [2] ناظمیان علا‌ئی, محسن, ولی‌پور, محمدصادق. بررسی تجربی ساختار سطح لباس بالدار بر عملکرد آیرودینامیکی. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 1401; 52(4): 321-330. doi: 10.22034/jmeut.2023.52199.3127
 
[3] Mohammed M, El-Shafie H, Alqahtani N. Design and validation of computerized flight-testing systems with controlled atmosphere for studying flight behavior of red palm weevil, rhynchophorus ferrugineus (Olivier). Sensors. 2021 Mar 17;21(6):2112.
[4] Sauvard D, Imbault V, Darrouzet É. Flight capacities of yellow-legged hornet (Vespa velutina nigrithorax, Hymenoptera: Vespidae) workers from an invasive population in Europe. PloS one. 2018 Jun 8;13(6):e0198597.
[5] Minter M, Pearson A, Lim KS, Wilson K, Chapman JW, Jones CM. The tethered flight technique as a tool for studying life‐history strategies associated with migration in insects. Ecological entomology. 2018 Aug;43(4):397-411.
[6] Bruzzone OA, Villacide JM, Bernstein C, Corley JC. Flight variability in the woodwasp Sirex noctilio (Hymenoptera: Siricidae): an analysis of flight data using wavelets. Journal of Experimental Biology. 2009 Mar 1;212(5):731-7
[7] Carol, Clarck. Emory biologists show how monarchs fly differently, but meet up and mate. Emory news center-Emory university.
[8] Somerville AG, Gleave K, Jones CM, Reimer LJ. The consequences of Brugia malayi infection on the flight and energy resources of Aedes aegypti mosquitoes. Scientific Reports. 2019 Dec 5;9(1):18449.
[9] Naranjo SE. Assessing insect flight behavior in the laboratory: a primer on flight mill methodology and what can be learned. Annals of the Entomological Society of America. 2019 May 7;112(3):182-99.
[10] Jones KL, Shegelski VA, Marculis NG, Wijerathna AN, Evenden ML. Factors influencing dispersal by flight in bark beetles (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae): from genes to landscapes. Canadian Journal of Forest Research. 2019;49(9):1024-41.
[11] Rowley WA, Graham CL. The effect of temperature and relative humidity on the flight performance of female Aedes aegypti. Journal of Insect Physiology. 1968 Sep 1;14(9):1251-7.
[12] Lago C, Garzo E, Moreno A, Barrios L, Martí-Campoy A, Rodríguez-Ballester F, Fereres A. Flight performance and the factors affecting the flight behaviour of Philaenus spumarius the main vector of Xylella fastidiosa in Europe. Scientific Reports. 2021 Sep 2;11(1):17608.
[13] Wang S, He J, Xu J, Wang Y, Pan W. A new method for studying insect orientations. In2013 6th International Congress on Image and Signal Processing (CISP) 2013 Dec 16 (Vol. 1, pp. 41-45). IEEE.
[14] J.L.Merriam. Engineering mechanics dynamic. Second Chapter, John Wiley & Sons.
[15] Deakin MA. Formulae for insect wingbeat frequency. Journal of Insect Science. 2010 Jan 1;10(1).
[16] Byrne DN, Buchmann SL, Spangler HG. Relationship between wing loading, wingbeat frequency and body mass in homopterous insects. Journal of Experimental Biology. 1988 Mar 1;135(1):9-23.
[17] Hsu SJ, Thakur N, Cheng B. Speed control and force-vectoring of bluebottle flies in a magnetically levitated flight mill. Journal of Experimental Biology. 2019 Feb 15;222(4):jeb187211.
[18] Hsu SJ, Cheng B. Retinal slip compensation of pitch-constrained blue bottle flies flying in a flight mill. Journal of Experimental Biology. 2020 Jun 1;223(11):jeb210104.
[19] Kenna D, Cooley H, Pretelli I, Ramos Rodrigues A, Gill SD, Gill RJ. Pesticide exposure affects flight dynamics and reduces flight endurance in bumblebees. Ecology and Evolution. 2019 May;9(10):5637-50.
[20] Bomphrey RJ, Walker SM, Taylor GK. The typical flight performance of blowflies: measuring the normal performance envelope of Calliphora vicina using a novel corner-cube arena. PLoS One. 2009 Nov 18;4(11):e7852.
[21] Kutsch W, Stevenson P. Time-correlated flights of juvenile and mature locusts: a comparison between free and tethered animals. Journal of Insect Physiology. 1981 Jan 1;27(7):455-9.
[22] Betts CR, Wootton RJ. Wing shape and flight behaviour in butterflies (Lepidoptera: Papilionoidea and Hesperioidea): a preliminary analysis. Journal of experimental biology. 1988 Sep 1;138(1):271-88.
[23] Dickinson MH. Comparison of encoding properties of campaniform sensilla on the fly wing. Journal of experimental biology. 1990 Jul 1;151(1):245-61.
[24] Ribak G, Barkan S, Soroker V. The aerodynamics of flight in an insect flight-mill. PloS one. 2017 Nov 1;12(11):e0186441.
[25] Liu G, Dong H, Li C. Vortex dynamics and new lift enhancement mechanism of wing–body interaction in insect forward flight. Journal of Fluid Mechanics. 2016 May;795:634-51.