Mohli by si sláčať krídla držať kľúč na tichšie lietadlá a veterné turbíny?

Anonim

Mohli by si sláčať krídla držať kľúč na tichšie lietadlá a veterné turbíny?

Dobré myslenie

David Szondy

8. júla 2017

Sovy s krídlovými krídlami by mohli byť kľúčom k tichším vzdušným fóliam (Kredit: IOP / Edd Deane)

Veterné turbíny, vrtuľníky a iné zariadenia, ktoré používajú rotory, majú veľký problém s hlukom, ale riešenie môže pochádzať z nie tak malého vtáka. Vedci z Chiba University v Japonsku a Shanghai Jiao Tong University v Číne tvrdia, že odpoveď by mohla byť v krídlach sovy, ktorá umožňuje nočnému loveckému vtáku lietať takmer ticho a môže viesť k pokojnejším veterným turbínam, lietadlám a lietadlám.

Veterná turbína, ktorá sa otáča v diaľke, môže vyzerať ladne, ale tak blízko, že zdanlivo bez námahy je doprevádzaný hlučný zvuk, ktorý často sťažuje umiestnenie v blízkosti obývaných oblastí. Medzitým sú helikoptéry mnohonásobne hlučnejšie a majú charakteristický bzučiaci zvuk a štyri kopce vytvárajú hluk ako lietajúca pásová píla.

Urobiť tieto zariadenia tichšie je jedným z kľúčových cieľov leteckých inžinierov a vtákov sa zdajú byť dobrým miestom na hľadanie odpovede. Ale nie všetci vtáci sú rovnakí. Holuby za letu robia absolútnu raketu a dokonca ani sokoly nie sú oveľa tichšie. Je to preto, že s ich malými krídlami a veľkými telami, holuby hodne krídla krídla a vytvárajú významné turbulencie, čo znamená hluk. A sokolky a iné dravce môžu mať väčšie krídla v pomere k ich telám, ale tlačia veľké množstvo vzduchu na zvýšenie rýchlosti a to znamená turbulencie a teda aj hluk.

Ale sovy sú odlišné. Ich let je skvelo tichý. Ak sa vezme sova s ​​vysoko citlivým mikrofónom, takmer žiadny zvuk sa nezaznamenáva, keď pokrčia krídla. Časť príčiny spočíva v tom, že sovy krídel sú navrhnuté tak, aby generovali veľa výťahov s veľmi malým klopením, ale je tu viac ako to.

"Sovy sú známe pre tichý let, kvôli svojim unikátnym charakteristikám krídel, ktoré sú zvyčajne charakterizované nábehmi vpredu, okrajmi na konci a sametovými plochami, " hovorí Hao Liu z Univerzity Chiba. "Chceli sme pochopiť, ako tieto vlastnosti ovplyvňujú produkciu aerodynamickej sily a zníženie hluku, a či by sa mohli aplikovať inde.

Ak chcete zistiť, ako tieto funkcie môžu znížiť turbulencie, vytvorili vedci pekné krídlové modely založené na sovy a študovali ich v aerodynamickom tuneli s nízkou rýchlosťou pomocou počítačových simulačných modelov s veľkým vírivým obrazom a veľkokapacitnou analýzou častíc (Particle-Image Velocimetry, PIV) čo je optická metóda na štúdium toho, ako prúdi vzduch.

Zistili, že nábehové sutiny na sovieckých krídlach pasívne kontrolujú, ako prúdi vzduch cez krídlo. Konkrétne riadi prechod medzi tým, ako vzduch prúdi plynule v blízkosti krídla alebo laminárneho toku a ako sa to rozpadá na turbulencie na hornom povrchu krídla.

Tento prechod a turbulencia sú spôsobené uhlom úderu (AoA), alebo v akom uhle je krídlo smerom k jeho smeru letu. Ak je to paralelné, malo by dôjsť k veľmi malým turbulenciám. Ak je to v strmom uhle, bude oveľa viac. Ale zužovanie môže znížiť túto turbulenciu - za cenu.

"Zistili sme však, že existuje kompromis medzi výrobou síl a potláčaním zvuku, " hovorí Liu. "Nosné čelné okraje znižujú aerodynamický výkon pri nižších rýchlostiach AoA než 15 ° v porovnaní s čistými prednými hranami, ale môžu dosiahnuť zníženie hluku a aerodynamický výkon pri AoAs nad 15 °, ktoré svalové krídla často dosahujú počas letu.

"Tieto sóje predných okrajov inšpirované soviemi, ak sa použijú na lopatky veternej turbíny, na krídla lietadiel alebo drone rotory, by mohli poskytnúť užitočný biomimetický dizajn na riadenie prietoku a zníženie hluku. V čase, keď problémy s hlukom sú jednou z hlavných bariér budovanie veterných turbín, napríklad metóda na zníženie hluku, ktorý vytvára, je veľmi vítaný. "

Výskum bol publikovaný v oblasti Bioinzirácie a biomimetiky .

zdroj:

IOP

Sovy s krídlovými krídlami by mohli byť kľúčom k tichším vzdušným fóliam (Kredit: IOP / Edd Deane)