Познакомившись поближе со сложной механикой полета птиц, ученые продолжают открывать секреты, которые могут помочь в их стремлении к продвинутой аэродинамике, в том числе и о самолетах, которые производят намного меньше шума. Европейские ученые разработали новый тип крыльев, которые, по их словам, могут привести к значительным успехам в этой области путем моделирования микроструктур на совиных перьях, которые позволяют птицам тихо охотиться на свою добычу.
Аэрокосмические инженеры использовали исследования птиц в полете для дальнейшего изучения улучшенной аэродинамики, разработки изменяющих форму крыльев, того, как лучше избегать столкновений в воздухе и даже как дроны могут уклоняться от них. Фактически, только в прошлом месяце было исследование того, как сипухи могут противостоять сильным ветрам, которые в один прекрасный день могут привести к появлению небольших самолетов, способных делать то же самое.
Последние достижения в этом направлении сделаны исследователями из Лондонского городского университета и немецкого Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена и раскрывают роль микроструктур на переднем крае совиных перьев, называемых плавниками. Ученые начали со сбора данных трехмерной геометрии типичных перьев совы с помощью микро-компьютерной томографии в высоком разрешении, что позволило им построить цифровую модель, которую можно было изучить с помощью вычислительной гидродинамики.
Зазубренный край совиного пера. Фото: Professor Hermann Wagner
Это показало, что эти плавники служат для перенаправления потока воздуха, чтобы он вел себя более согласованно. Команда построила увеличенное крыло, вдохновленное плавниками, и проверила его в водном туннеле, который снова показал, что они могут перенаправлять и стабилизировать потоки, проходящие через них.
Результаты противоречили тому, что ожидала команда, а именно, что кривизна плавников фактически создаст миниатюрные вихри. Вместо этого они обнаружили, что действуют они как тонкие направляющие, которые работают вместе, чтобы сгладить поток при размахе крыльев, позволяя совам перемещаться по воздуху в тишине.
Команда планирует построить на этой элементарной модели техническую версию крыла, которое будет использовать для дальнейшего изучения акустики полета при испытаниях в аэродинамической трубе. В конечном итоге цель состоит в том, чтобы внедрить эти типы микроструктур в конструкцию усовершенствованных крыльев самолета, потенциально уменьшая создаваемый ими шум.
Исследовательская группа была вдохновлена сложной трехмерной геометрией выступов на передней части перьев совы, реконструированной профессором Вагнером и его командой в предыдущих исследованиях с использованием микро-компьютерной томографии высокого разрешения. Фото: Professor Hermann Wagner
Исследование описано в статье, недавно опубликованной в журнале Bioinspiration & Biomimetics.
