Wäre es möglich, den Flugmuskel eines Drachen neu anzuordnen, um das Quadratwürfelgesetz etwas zu umgehen?

Als ich ein Teenager war, war es üblich, dass wir einen 50-ccm-Roller hatten, der laut Gesetz die Geschwindigkeit von 50 km/h nicht überschreiten durfte. Als einige von uns den Roller tunen und mehr aus dem Motor herausholen wollten, bestand einer der Tricks darin, den Vergaser oder den Auspuff (oder beides) auszutauschen. ( Probieren Sie das nicht zu Hause aus, mit 110 km / h auf normalen Straßen mit etwas zu fahren, das für 50 ausgelegt ist, ist nicht nur illegal, sondern auch mächtig dumm und ein schneller Weg, um eine frühe Beerdigung zu haben. )

Dieser Trick hätte es dem Motor ermöglicht, bei gleichem Zylindervolumen und gleichem Aufbau mehr Leistung abzugeben.

Wie wirkt sich das auf Ihre Drachen aus? Nun, Sie müssen die Muskeln / den Motor nicht neu gestalten, sondern nur den Stoffwechsel des Tieres erhöhen, sodass es bei gleicher Struktur mehr Nährstoffe verbrennen und mehr Energie abgeben kann.

Das ist übrigens der gleiche Trick, den Vögel anwenden, um fliegen zu können.

Ihre Drachen sind derzeit große Tauben: riesige Pectoralis für den Abschlag, vermutlich proportional kleine Supercoracoideus für den Aufschlag. Hintergrund lesen

Aber Sie könnten sich Graphen und die Coolness-Regel zunutze machen und Ihre Drachen nach einem einzigartigen Vogel modellieren: dem Kolibri .

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

Die meisten Vögel, die schweben, haben Flügel mit einem hohen Seitenverhältnis, die für das Fliegen mit niedriger Geschwindigkeit geeignet sind. Kolibris sind eine einzigartige Ausnahme – die versiertesten Schwebevögel aller Vögel. Der Kolibriflug unterscheidet sich von anderen Vogelflügen darin, dass der Flügel während des gesamten Schlags, der eine symmetrische Acht darstellt, ausgefahren ist, wobei der Flügel sowohl beim Aufwärts- als auch beim Abwärtsschlag Auftrieb erzeugt. Kolibris schlagen etwa 43 Mal pro Sekunde mit den Flügeln, andere bis zu 80 Mal pro Sekunde.

Kolibris fliegen wie Insekten. Ihre Flügel bewegen sich mit einer Art Sculling-Bewegung, und der Pectoralis und der Supercoracoideus sind in ihren Beiträgen näher an der Symmetrie. Sie erzeugen Wirbel als Teil ihres Hebemechanismus, was für einen Drachen so cool wäre, weil er Staubteufel in Bodennähe erzeugen würde.

Man könnte argumentieren, dass Drachen zu groß und zu schwer sind, um wie Kolibris zu fliegen. Ich beziehe mich auf diese Neinsager oben auf „Graphen und die Regel der Coolness“ und schlage vor, dass sie ihre skeptische Energie den Problemen widmen, die mit dem Atmen von Feuer verbunden sind.

Wie könnte der große Brustmuskel und der damit verbundene Knochen neu angeordnet werden, um mehr Kraft für die gleiche Masse zu erzeugen?

Der große Brustmuskel ist mit dem Armknochen verbunden, daher biete ich eine biologisch plausible Lösung an:

Aufgrund einer Mutation werden einige Drachen mit den Vorderbeinen und teilweise verschmolzenen Flügeln geboren. Dies fügt jedem Flügelschlag viel Muskelkraft hinzu.

Über Jahrtausende (oder vielleicht längere Zeitspannen) entwickeln sich die Drachen so, dass sie nur noch vier Gliedmaßen haben. Die Flügel werden immer muskulöser und erreichen Ihr gewünschtes Ergebnis.

Sie könnten sich den Flugsaurier namens Quetzalcoatlus ansehen . Es wird angenommen, dass es das größte fliegende Tier aller Zeiten ist, mit einer geschätzten Flügelspannweite von 10-11 m. Moderne Schätzungen gehen von einem Gewicht von 200-250 kg aus. Frühere Schätzungen gehen von einer Flügelspannweite von bis zu 21 m aus, also müssen wir davon ausgehen, dass so viel für ein solches Tier möglich ist - und ein Drache mit 20 m Spannweite und einem Gewicht von (sagen wir) 400 kg wäre ziemlich beeindruckend.

Es gibt unterschiedliche Theorien darüber, wie gut sie geflogen sind, aber ein aktuelles Computermodell legt nahe, dass Quetzalcoatlus 7 bis 10 Tage lang in einer Höhe von 15.000 Fuß mit einer Geschwindigkeit von bis zu 80 Meilen pro Stunde fliegen konnte.

Quetzalcoatlus wurde ganz anders als ein Drache gebaut, mit Flügeln weit hinten (siehe Abbildung), aber das Wichtigste ist, dass ein Fliegen dieser Größe existiert hat, und daher sollte ein Drache ähnlicher Größe möglich sein, ohne die Physik zu verbiegen. Wenn Ihr Drache Feuer spuckt, könnte er möglicherweise Feuer unter sich blasen, um kurze Thermiken für schnelle Auftriebe zu erzeugen.

Nein, für viele Flugaspekte gilt das Würfelgesetz, die Flügel müssen genug Luft bewegen, um dem Gewicht der Tiere entgegenzuwirken.

Was das Verändern der Muskeln angeht, hilft es nicht, einen Muskel zu verkürzen, macht auch die Distanz, die er zurücklegen kann, d.h. die Längenänderung während der Kontraktion, kleiner, Ihre Muskeln werden super stark sein, aber sich nur einen halben Zoll bewegen. Das bedeutet, dass dein Drache nicht wirklich mit den Flügeln schlagen kann. Der Tausch von Länge gegen Dicke bringt Ihnen keine Flugfähigkeiten. Der erzeugte Gesamtauftrieb verbessert sich nicht, indem die Muskeln kürzer und breiter gemacht werden.

Die Stärkung der Knochen hilft, indem das Gesamtgewicht des Tieres und insbesondere das Gewicht der Flügel reduziert wird. Ein leichterer Flügel erfordert weniger Kraft, um die gleiche Menge Luft zu bewegen (weil die Muskeln sowohl den Flügel als auch die Luft bewegen müssen). Aus diesem Grund sind die Gewinne, die Sie erzielen können, ziemlich gering, nicht unbedeutend, aber auch nicht allzu groß. Die Flügel müssen immer noch genug Luft bewegen, um dem Gewicht des Tieres entgegenzuwirken, das ist der eigentliche Killer des quadratischen Würfelgesetzes, der Masse des Tieres und der Luftmenge, die Sie verdrängen müssen, um dem entgegenzuwirken.

Das Kraft-Masse-Verhältnis der Muskeln ist eine ziemlich harte Grenze, Vögel haben alles getan, was sie konnten, während sie die Muskeln funktionsfähig hielten. Sie können ein System haben, um diese Energie zurückzugewinnen (Känguruschwänze), aber die anfängliche Energie muss immer noch von den Muskeln kommen. Solange Drachen überflüssige Gliedmaßen mit sich herumschleppen, wird es ihnen schwer fallen, auch nur die gleiche Größe wie Vögel zu erreichen.

Die Hauptprobleme mit einem großen Drachen sind nach zunehmender Wichtigkeit:

• Muskelleistungsdichte

Es kann Linearmotoren geben (im weiteren Sinne, was Muskeln sind), die pro Masse oder Volumen stark genug sind. Für eine ungewöhnliche Entwicklung, die die letztgenannten Probleme löst, wäre dies einfach genug. Wie wir später sehen werden, ist dies unter normalen Umständen nicht einmal der begrenzende Faktor der menschlichen Kraft.

• Muskelkraft

Der Muskel darf sich und seine Stützen nicht auseinanderreißen (was menschliche Muskeln tun , wenn Sie sie mit maximaler Kraft verwenden). Schlagen Sie Tetanus-Symptome nach - oder nicht, Muskeln bei voller Kraft sind schreckliches Zeug. Aber es gibt Materialien, die stärker sind als menschliches Gewebe und die Drachengewebe verstärken könnten. Kohlenstoffnanoröhren und Graphen sind heutzutage ziemlich beliebte Alternativen. Aggregierte Diamant-Nanostäbchen können auch ziemlich schöne Knochen ergeben.

• Kraftstoffaufnahme

Muskeln brauchen Sauerstoff und Zucker (oder was auch immer dieser Organismus braucht). Diese werden durch Blut getragen. Der Zuckerspiegel könnte mit der richtigen Biochemie ziemlich stark erhöht werden, solange er seine Reserven (wahrscheinlich Fett) schnell genug verstoffwechseln kann, um mitzuhalten. Sauerstoff ist etwas schwieriger. Blut könnte mehr tragen, aber die Sauerstoffaufnahme wird durch die Lunge begrenzt. Sie bräuchten nicht nur große, sondern wahrscheinlich etwas Effizienteres wie einen biologischen Kompressor . Abfallprodukte wie Kohlendioxid müssen entfernt werden, aber Lösungen zur Aufnahme sollten hier als Abgas dienen.

• Wärmemanagement

Wahrscheinlich der kritischste und oft als der größte Begrenzer der Muskelkraft für große Organismen angesehene aufgrund des Quadratwürfelgesetzes: Das Muskelvolumen (und theoretisch die Kraft, aber auch die Erzeugung von Abwärme) steigt mit dem Volumen, während die Muskeloberfläche ( und seine Fähigkeit, Abwärme abzuführen) steigt mit der Oberfläche. Der Drache benötigt also ein äußerst effizientes Kreislaufsystem, um Wärme abzuführen - viel besser als Wasser geht es nicht, also müssen Sie mehr Blut schneller und durch mehr Gefäße pumpen. Dies gilt sowohl für die Wärme- als auch für die Kraftstoffaufnahme, da die Kraftstoffaufnahme auch durch die Oberfläche begrenzt ist.

Dann muss diese Hitze irgendwo hin. Der erwähnte Kompressor würde helfen, aber auch die riesigen Flügel, die ein Drache sowieso zum Fliegen braucht und die schöne Heizkörper abgeben - Flügel müssen aufgrund des Quadratwürfelgesetzes auch größer werden. Sie können sogar Spaß haben und den Kompressor nach unten zeigen lassen, mit seinem kochend heißen Auspuff, der einer breiten Waffe ähnelt.

Erhöhtes Durchschwitzen, insbesondere durch den Kompressor, kann erforderlich sein. Es könnten auch kleine kalte Knötchen in den Muskeln vorhanden sein, um die Wärme während einer kurzen, intensiven Anstrengung abzuführen, obwohl es eine Herausforderung sein kann, ein solches biologisches System klein und leicht genug zu gestalten.

Es muss ein Gleichgewicht zwischen unpraktisch großen Flügeln (um besser zu gleiten) und unpraktisch starken Muskeln (für den Motorflug) bestehen, je nachdem, wie effizient diese Systeme sind und wie stark Drachengewebe ist. Wie auch immer, dies kann entweder ein künstliches Design oder eine sehr ungewöhnliche Entwicklung erfordern, aber diese können dazu beitragen, Drachen nur ein bisschen größer zu machen. Ich vermute, dass der Drache nur zu punktuellen intensiven Anstrengungen in der Lage wäre, abzufliegen und dann meistens zu gleiten, wie der ausgestorbene Quetzalcoatlus, der in der Antwort von Klaus Æ erwähnt wird. Mögensen.

Der Drache hätte ein sehr flaches und breites Profil, ähnlich wie ein Mantarochen, aber das könnte zu der Frage passen. Die Auf- und Abbewegungen der Flügel werden ganz anders sein als alles andere auf der Erde. Wenn Sie den Schultergürtel verschmolzen hätten, mit dem oberen Flügelknochen mit einem sehr kleinen Bewegungsbereich, würden die Muskeln des Rumpfes arbeiten, um den oberen Flügelknochen (unser humorvollen Knochen) zu drehen und den unteren Flügel in Ihren Auf- und Abbewegungen zu drehen (Ellbogen bis Handgelenk) ist dieser Teil des Flügels kurz und kräftig im Vergleich zu dem, was wir uns normalerweise als Flügel vorstellen. Die überwiegende Mehrheit der Flügeloberfläche und der Auftriebskraft wird die "Hand" sein, ähnlich wie bei einer Fledermaus. Irgendwelche Gedanken und mögliche Probleme damit? Übrigens wäre wahrscheinlich ein spezielles Sehnensystem erforderlich, um die große Kraft nach unten auf die Flügelspitzen zu übertragen und zu verhindern, dass das leichte Skelett Ihres Drachen pulverisiert wird.