Sowie skrzydła mogą zrewolucjonizować lotnictwo i energetykę

Mianem biomimetyki określamy kopiowanie rozwiązań technicznych i mechanizmów ze świata przyrody. Nawet najlepsi naukowcy nie są w stanie odtworzyć w warunkach laboratoryjnych pajęczych nici, struktury liścia lotosu czy skóry rekina. Wciąż daleko nam do technologicznej doskonałości, ale panuje ogólne przekonanie, że świat przyrody może nam wiele zaoferować.

Hałas krawędzi natarcia jest głównym źródłem dźwięku pochodzącego z silników w samolotach, dronach czy turbinach wiatrowych. W "Physics of Fluids', naukowcy z Xi'an Jiaotong University opisali, jak budowa skrzydeł sów może pomóc w znacznym zmniejszeniu hałasu na krawędziach natarcia. Skopiowanie rozwiązania wymyślonego przez przyrodę mogę doprowadzić do rewolucji w lotnictwie, ale i energetyce.

- Sowy wytwarzają około 18 decybeli mniej hałasu niż inne ptaki przy podobnych prędkościach lotu ze względu na ich unikalną konfigurację skrzydeł. Co więcej, gdy sowa łapie ofiarę, kształt jej skrzydeł również się zmienia, więc badanie konfiguracji krawędzi natarcia skrzydeł podczas lotu sowy ma ogromne znaczenie - powiedział Xiaomin Liu, główny autor badań.

Hałas na krawędziach natarcia powstaje, gdy przepływ powietrza przechodzi wzdłuż profilu lotniczego (np. skrzydła). Przepływ powoduje powstawanie turbulencji wzdłuż górnej i dolnej powierzchni profilu lotniczego, a kiedy powietrze uderza w krawędź natarcia, rozprasza się i przekształca w hałas. Wcześniejsze badania potwierdziły, że charakterystyczna, ząbkowana budowa krawędzi natarcia sowich skrzydeł, skutecznie zmniejsza hałas powstający podczas lotu.

- Obecnie konstrukcja łopatek turbomaszyn wirnikowych stopniowo ewoluuje, ale technologia redukcji hałasu nadal jest wąskim gardłem. Możliwości redukcji hałasu konwencjonalnych struktur piłokształtnych są ograniczone, a niektóre nowe, niegładkie struktury krawędzi natarcia muszą zostać zaproponowane i opracowane, aby jeszcze bardziej wykorzystać potencjał bionicznej redukcji hałasu - dodał Liu.

Naukowcy wykorzystali algorytmy do obliczenia i analizy hałasu profili lotniczych o charakterystyce przypominającej skrzydła sowy. Wyniki faktycznie wskazały na generowanie mniejszego hałasu. Co ciekawe, ząbkowanie asymetryczne lepiej redukowało hałas niż symetryczne.

Warto podkreślić, że redukcja hałasu różniła się w zależności od warunków pracy, więc profile lotnicze inspirowane sowimi skrzydłami powinny być dostosowane do konkretnych zastosowań - inne do turbin wiatrowych, a inne do skrzydeł samolotów.