Gadget: alas de insecto

(Relacionado con las alas de la libélula humana )

Contexto

El hilo mutante ha vuelto. Para más contexto, vea mis preguntas anteriores.

Uno de mis personajes es un mutante "sutil" (sin signos externos) que tiene afinidad por la biotecnología. Siendo capaz de interactuar y dirigir la evolución de organismos simples, optó por luchar contra el crimen mediante el diseño de una serie de dispositivos que utilizan mecanismos biológicos que se pueden encontrar en la naturaleza, y sobre todo en los insectos.

Uno de esos artilugios tiene que hacerlo capaz de volar.

Pregunta

(El hilo mencionado anteriormente pide una solución biológica. Estoy pidiendo una solución biotecnológica razonable)

Asumiendo el acceso a suficiente energía, investigué las ventajas que dos pares de alas batientes ligeras y flexibles ofrecerían sobre un solo par. Hasta ahora, enumeré algunos:

  1. Dos juegos de alas permiten un mejor control del aire y maniobrabilidad, aceleración más rápida y vuelo estacionario. Algunas fuentes (próximamente) que leí mencionan también que la opción de dos pares es más eficiente energéticamente en aproximadamente un 20% para el vuelo estacionario (el segundo par ayuda a reducir el desperdicio de energía).
  2. El ala de una libélula es comparativamente más delgada y pesa menos que el ala de un pájaro (en relación con sus respectivos tamaños). Supongo que esto significa que batir un ala de insecto requiere comparativamente menos energía que batir un ala de pájaro. Tener dos conjuntos significaría que también puede compartir la superficie requerida para el despegue entre los dos conjuntos.
  3. Mecánicamente, probablemente sería más fácil emular el movimiento del ala de un insecto, sin articulaciones, que el movimiento de las alas de un pájaro (que necesitan articulaciones y motores integrados en el ala). Después de eso, probablemente podrías doblar tus alas de insecto con más facilidad que las alas mecánicas de pájaro.

El usuario de esta "mochila voladora" usando dos pares de alas:

  1. Úsalos en exteriores, no en interiores, en un entorno urbano. Así que pueden ser bastante grandes, pero cuanto más pequeños mejor.
  2. No transportará carga. Entonces, "solo" necesita el despegue para 90 ~ 95 kg de humanos y equipo.
  3. Tiene acceso a una fuente de energía de alta potencia y corta duración, por lo que probablemente usará las alas para algunos viajes cortos (cientos de metros) por día durante cortos períodos de tiempo. (No sé si la duración afecta la respuesta, podría ser relevante para el estrés puesto en las alas)

¿Es plausible tal dispositivo (específicamente, puede generar suficiente sustentación para volar realmente, o necesita ser emparejado con algún tipo de mochila propulsora)?
Se agradecen las respuestas que puedan proporcionar matemáticas relativas a la sustentación y precisar la superficie del ala requerida/envergadura/parámetro relevante, así como cualquier empuje adicional que pueda necesitar.

El otro hilo menciona la velocidad de aleteo de las libélulas. Supongo que esto es importante al calcular el ascensor, por lo que todos los demás parámetros relevantes dependen del que responde para responder por qué o por qué no sería factible.

Edición 1: sobre la tecnología que puede usar, el personaje se trata de "cosas biológicas mejoradas". Ejemplo, seda de arácnido mejorada para chaleco antibalas. Puede suponer que cualquier cosa de la que estén hechas las alas son versiones ampliadas y mejoradas de sus contrapartes biológicas (en la forma en que lo necesita: más resistente, más flexible, mejor dispersión del calor, etc.). Lamentablemente, no hay campo de fuerza.

Edición 2: la pregunta estaba un poco borrosa, así que la eliminé para centrarme en: ¿Es plausible? Quiero saber si puedo usar un dispositivo de este tipo en mi historia sin hacerlo de handwaivium.
Como señaló Lucas A, alguna otra disposición de alas de insectos podría ser más adecuada, así que siéntase libre de publicar una respuesta para el kit de vuelo de alas de insectos con diferentes patrones de alas, siempre que sea insectoide y pueda proporcionar una razón por la que sería ser más adecuado. Edición 3: Extracto de los comentarios:

Exactamente, la fuente de alimentación es la parte manual. Cuente alrededor de 80 kg de piloto, 10 kg de equipo y "batería" como máximo y el resto son las alas (los últimos 15 kg son negociables, no estoy fijo en que el personaje sea exactamente 80 kg)


En la posición "plegada", las alas deben estar lo más libres posible. Así que sería preferible tenerlos en el eje del cuerpo, a lo largo de la espalda. Así que vamos por unos 50 cm (ancho de los hombros) por 1 m más o menos (longitud de la espalda + un poco está bien)

¿Qué nivel de tecnología podemos lanzar al problema? Los campos de fuerza resolverían algunos de los problemas relacionados con la masa en la velocidad del ala.
El personaje se trata más de "cosas biológicas mejoradas". Ejemplo, seda arácnida mejorada para chaleco antibalas. Puede suponer que cualquier cosa de la que estén hechas las alas es una versión ampliada y mejorada de sus contrapartes biológicas (si ese fuera su problema). Lamentablemente, no hay campo de fuerza.
El modelo SE Q&A es una pregunta específica/una mejor respuesta. Cuento tres preguntas. Además, el centro de ayuda establece que las preguntas del tipo "tu respuesta se proporciona junto con la pregunta y esperas más respuestas" son inaceptables. Actualmente, esta pregunta es demasiado amplia, tiene demasiadas preguntas y se puede rechazar por no cumplir con las expectativas de las preguntas del centro de ayuda. Recuerde que SE no es un foro de discusión . Retractaré mi VTC y DV si la Q mejora satisfactoriamente.
Cierto, la pregunta está mal formulada. Intentaré corregirlo lo antes posible.
@JBH ¿Es mejor? ¿Algún punto a mejorar?
Me retracto de mi voto cercano. Ya no es demasiado amplio. Sin embargo, todavía está respondiendo su propia pregunta (la primera lista de 1-3).
@JBH Retiré la pregunta sobre las ventajas sobre el ala única. Sería bueno tenerlo, pero dado que la primera respuesta ya proporciona otro diseño, no tiene sentido. Haré otra pregunta más tarde, si es necesario.
@JBH Además, enumerar las ventajas de dos pares de alas en lugar de uno probablemente no sea una "construcción mundial" directa y probablemente se pueda preguntar en una red más relevante.
¿Podrían las personas que votaron negativamente comentar para saber cuál es el problema con esta pregunta?
Está muy claro que la respuesta es no, quiero decir sin el elemento especial de handwavium, ¿cómo se puede plegar/desplegar un ala ancha dentro de una mochila? ¡Puedes tirarle cualquier cosa! Nanobots o... magia, o... transformium pero estos están... hechos de partículas handwavium...
"Suponiendo acceso a suficiente energía" ¿Significa esto que la energía handwavium puede alimentar la cosa, de modo que solo se debe considerar la integridad estructural y el rendimiento del actuador? Si es así, ¿cuánto de los 90-95 Kg es la fuente de energía y cuánto peso queda para las propias alas?
@Dalila Exactamente, la fuente de alimentación es la parte agitada a mano. Cuente alrededor de 80 kg de piloto, 10 kg de equipo y "batería" como máximo y el resto son las alas (los últimos 15 kg son negociables, no estoy fijo en que el personaje sea exactamente 80 kg )
Ok, también es importante especificar cuánto se requiere "plegar" el ala. Incluso suponiendo un grosor insignificante, sería mucho más fácil crear alas que se 'plegaran' hasta un tamaño de un metro por medio metro que doblarlas hasta un cuarto de metro por medio metro.
En la posición "plegada", las alas deben estar lo más libres posible. Así que sería preferible tenerlos en el eje del cuerpo, a lo largo de la espalda. Entonces, busquemos aproximadamente 50xm (ancho de los hombros) por 1m más o menos (longitud de la espalda + un poco está bien)

Respuestas (3)

Creo que es bastante plausible, sí. (Suponiendo una fuente de alimentación handwavium)

El principal problema de los sistemas de "vuelo personal" siempre ha sido la fuente de alimentación . La combustión (paquetes propulsores) requiere combustible pesado que se gasta con relativa rapidez. El peso de los paquetes de baterías es generalmente demasiado grande, en comparación con su potencia de salida, para que sean viables. Las fuentes externas, como la solar, no son lo suficientemente eficientes. La energía nuclear es demasiado peligrosa para uso "personal". Etc. La fuente de energía handwavium pasa por alto todas esas complicaciones.

El siguiente problema sería la integridad estructural.. Los materiales estructurales aplicables basados ​​en animales (especialmente insectos), además del hueso o el cuero (que decididamente NO son materiales insectoides), en realidad no se les realizan pruebas de estrés en estas escalas, por lo que es casi imposible encontrar información precisa sobre la resistencia ( No pude encontrar ninguno que sea relevante para los tamaños tratados en esta pregunta, pero tal vez existan en alguna parte). Sin embargo, dicho esto, sospecho que la quitina (y otros componentes de la cutícula de los artrópodos), el componente principal de las alas y los exoesqueletos de los insectos (así como los exoesqueletos de los cangrejos cocoteros y las langostas), pueden ampliarse lo suficiente para el uso humano, mientras que aún permaneciendo lo suficientemente fuerte y lo suficientemente ligero para volar, dada una fuente de energía adecuada. Si podemos hacer crecer una oreja humana en el lomo de un ratón, o hacer crecer seda de araña en leche de cabra,

El problema final es mantenerlo pequeño, que se ajuste al tamaño de una mochila . Dependiendo de la apariencia deseada y el nivel de movilidad necesario mientras está plegado, las opciones en este pueden variar bastante. Mientras que las libélulas, específicamente, en realidad no doblan sus alas reales, simplemente las colocan sobre su espalda, algunas alas de insectos pueden plegarse de manera bastante compacta . Una opción intermedia serían los escarabajos mariquita (mariquitas) que doblan sus alas en 2 costuras principales, formando 3 secciones principales. Personalmente, iría con 2 paneles/secciones en cada una de las 4 alas, 8 "paneles" en total. Cada panel mide aproximadamente 40-50 cm por 70-80 cm. (que también termina siendo el área total de la 'mochila' cuando está completamente doblada y almacenada. Pero esa es solo mi preferencia

Vas a necesitar algo de handwavium, pero me llaman la atención dos cuestiones:

  1. "Después de eso, probablemente podrías doblar tus alas de insecto con más facilidad que las alas mecánicas como las de un pájaro".

Las alas de los insectos no se doblan de la forma en que pareces estar pensando, como si pudieran caber en una mochila. Las alas tendrían un tamaño y forma fijos, y tu personaje tendría que ser muy consciente de ellas para abstenerse de sentarse sobre ellas, golpearlas contra cosas, cerrarles puertas, etc.

Como referencia, Meganeuropsis fue la libélula más grande de la historia y solo tenía una envergadura de 28 pulgadas (71 cm) y una longitud corporal de 17 pulgadas (43 cm). Tus alas tendrán que ser mucho más grandes para poder levantar a un personaje que mide más de un pie y medio.

  1. Si estos extremadamente pueden proporcionar o no la elevación necesaria depende de cómo les esté suministrando energía, así como de qué tan grandes y de qué forma sean.

Meganeuropsis vivió cuando los niveles de oxígeno eran mucho, mucho más altos de lo que son hoy, y eso hizo que el suministro de oxígeno a los músculos de vuelo fuera proporcionalmente más fácil.

https://en.wikipedia.org/wiki/Meganeuropsis

Respondí una pregunta similar que involucraba la anatomía del ala de la libélula hace un tiempo. Acabo de comprobar que los enlaces siguen siendo buenos. Lo puedes encontrar aquí:

Creación de un primate pseudoartrópodo científicamente semiválido Parte 1: Músculos de las costillas del ala de la pseudolibélula

Si bien doblar las alas no era mi principal preocupación, el enlace proporcionado me llevó a una serie de otras preguntas que han sido increíblemente valiosas. Sin embargo, todavía no resuelve mi problema con la envergadura del ala, pero puedo aproximarme a algunas cosas con la información de la otra pregunta. entonces +1
"Las alas de los insectos no se doblan" > Esto no es exacto. "Las alas de las libélulas no se pliegan" podría serlo, pero definitivamente hay muchos insectos con alas que, de hecho, se pliegan de formas bastante complejas en algunos casos.

Esto puede parecer un poco irrelevante, pero ¿has pensado en tener un diseño compacto y un diseño de ala más ancha?

Su diseño amplio podría basarse en su diseño de libélula, sería útil en grandes áreas abiertas donde su maniobrabilidad y velocidad podrían brillar.

Para un diseño compacto, podría basarse en una abeja, sus secretos de vuelo (anteriormente, los ingenieros aeronáuticos habían "probado" que las abejas no podían volar) solo se han descubierto recientemente. Sus alas giran hacia atrás en un arco de 90 'y luego se voltea cuando regresa. La rotación del ala produce vórtices adicionales, y como el ala aletea en su propia estela, es más eficiente que aletear en aire en calma. Secretos del vuelo de las abejas.

Dos quisquillosos. a) nadie "probó" que la abeja no podía volar, la gente sí demostró que no podíamos modelar el mecanismo por el cual lo hacía (así que desarrollamos nuevos modelos que pudieran hacerlo), y b) el vuelo estilo abeja solo funciona en pequeñas escalas . En escalas más grandes, la ley del cuadrado-cubo entra en vigor y este estilo de vuelo ya no funciona.
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