Le libellule, insetti leggiadri e coloratissimi che appartengono all’ordine sistematico degli Odonati, sono delle vere e proprie acrobate dell’aria, impareggiabili nelle evoluzioni aeree. Sono capaci di volare perfettamente sia ad alte velocitá che molto lentamente, in avanti o all’indietro, in posizione rovesciata, stare immobili sopra un punto in volo stazionario e possono rimanere in volo persino durante l’accoppiamento. Viene da chiedersi dove riescono a prendere l’energia necessaria per fare tutte queste acrobazie e quale è il segreto della loro portentosa manovrabilitá di volo? Un nuovo studio pubblicato sul Journal of the Royal Society Interface ha cercato di trovare una risposta a questa domanda. La chiave di volta essere il movimento indipendente delle 4 ali di questi insetti.

La maggior parte degli insetti volatori usa un singolo paio di ali. Alcuni, come le farfalle e le api, ne hanno due paia, ma le muovono in modo sincronizzato cosicché il risultato è simile a quello ottenuto con un paio solo. Tutti i tipi di libellule, quindi sia gli Zigotteri (piú piccoli e distinguibili per la posizione ripiegata e rivolta all’indietro delle ali quando l’insetto è posato) che gli Anisotteri (piú grandi e con le ali orizzontali distese, nell’insetto a riposo), si differenziano dagli altri insetti volatori. Le libellule infatti possiedono una muscolatura alare insolita, che permette loro di muovere ciascuna delle 4 ali, l’una indipendentemente dalle altre. Attraverso un modello computerizzato i ricercatori hanno mostrato come questo battito fuori fase delle ali sia molto efficiente dal punto di vista dell’energia impiegata, ma abbia tuttavia un lato svantaggioso, riducendo la portanza che l’insetto è in grado di generare, cioè la forza aerodinamica che lo tiene sollevato da terra.

Per verificare se questo modello computerizzato fosse attendibile nel ricostruire ció che avviene nel mondo reale, James Usherwood, un biologo del Royal Veterinary College di Londra, e Fritz-Olaf Lehmann, un biologo dell’Università di Ulm, in Germania, hanno costruito una versione robotica di una libellula. I ricercatori poi hanno immerso il robot in olio minerale con all’interno delle bolle d’aria in sospensione che servono a visualizzare il movimento del fluido intorno alle ali che battono. Alla base delle ali erano collocati dei sensori che registravano la portanza e la resistenza al movimento e i dati raccolti sono stati utilizzati per calcolare l’efficienza aerodinamica del robot.

L’esperimento ha dimostrato che il battito di 4 ali è realmente capace di generare portanza con una efficienza maggiore rispetto a quello di 2 sole ali. Infatti le ali posteriori, sfruttando il flusso d’aria creato e spinto indietro dalle ali anteriori generano portanza con un risparmio di energia del 22 per cento. Anche il battito in fase ha peró dei vantaggi: quando le libellule sincornizzano il battito delle loro 2 paia di ali sono infatti capaci di prendere quota e accelerare meglio di quando usano solo un paio o le due paia non sincronizzate.

Secondo Lehmann, questo studio potrebbe essere utile agli ingegneri per lo sviluppo di nuove tecniche di costruzione dell’ultima generazione di micro veicoli aerei, che vengono impiegati per gli scopi piú disparati, dai giochi, alle missioni di soccorso, fino agli impieghi militari. Occorre peró muoversi con cautela prima di tirare delle conclusioni definitive. Infatti, come fa notare Richard Bomphrey, un biologo dell’Università di Oxford, è i risultati ottenuti con il robot e con i modelli computerizzati derivano pur sempre da astrazioni e semplificazioni del modello vivente e quindi devono essere validati con osservazioni e misurazioni eseguite direttamente su animali vivi.

Comunque non vi è dubbio sull’utilità dei risulatti ottenuti per le applicazioni nel campo della microingegneria aeronautica. Infatti la principale difficoltà che i progettisti di micro veicoli aerei devono affrontare è la vita limitata della batteria di alimentazione e quindi la conseguente durata limitata del volo. Quindi ogni suggerimento o trucco che permetta di miglirare l’efficienza aerodinamica è caldamente benvenuto.

Hamba