Совы – удивительные существа, способные бесшумно летать в самых тихих местах. Их крылья не издают шума во время полета, что позволяет птицам точно определять местонахождение добычи с помощью своего исключительного слуха, оставаясь при этом незамеченными. Эта уникальная способность зависит от многих факторов и давно является предметом пристального изучения.
Исследования, проведенные в Университете Чиба в Японии, выявили связь между способностью к бесшумному полету и наличием маленьких ворсинок на полосах крыльев совы. Оказалось, они играют решающую роль в подавлении шума при движении воздуха, вызванном взмахами крыльев. Результаты исследования были опубликованы в журнале Bioinspiration & Biomimetics.
Изучение этих ворсинок может привести к разработке перспективных методов снижения шума, создаваемого гидромашинами. Хотя во многих исследованиях эти приспособления на крыльях оценивались с помощью плоских пластин и аэродинамических профилей, их точные механизмы и влияние на взаимодействие перьев и других элементов крыла совы оставались неизвестными.
Отвечая на вопрос о мотивах своего исследования, профессор Лю сказал: «Несмотря на усилия многих ученых, вопрос о том, как именно совы достигают бесшумного полета, до сих пор остается открытым. Понимание точной роли окаймления в их бесшумном полете позволит нам применить его в разработке практического малошумного гидрооборудования».
Чтобы понять, как работают совиные крылья, команда сконструировала две трехмерные модели – одну с полосами, другую без них, но с соблюдением геометрических характеристик. Моделирование проводилось на скорости скользящего полета реальной совы.
Эксперименты показали, что окаймленные участки снижают уровень шума крыла, особенно на больших углах, и сохраняют аэродинамические характеристики, сравнимые с крыльями совы без полос. Команда выявила два взаимодополняющих механизма, с помощью которых ворсинки влияют на воздушный поток. Во-первых, они уменьшают его колебания за счет разрушения вихрей на задней кромке. Во-вторых, снижается взаимодействие потоков между перьями на кончиках крыльев, тем самым подавляя срыв вихрей с кончиков крыльев. Синергетически эти механизмы усиливают эффект полос, улучшая как создание аэродинамической силы, так и снижение шума.
Подчеркивая важность результатов работы, профессор Лю заявил: «Опыты демонстрируют эффект сложного взаимодействия между полосами и особенностями крыла, подчеркивая обоснованность их использования для снижения шума на практике, например, в беспилотниках, ветряных турбинах, пропеллерах и даже летающих автомобилях».
Исследование углубляет понимание роли полос в бесшумном полете сов и может вдохновить на создание конструкций, которые приведут к разработке малошумных гидравлических механизмов.
[Фото: Nagaraj Mahajan/Johns Hopkins University]