以森林无声猎人为启发,模拟猫头鹰翅膀打造低噪音机翼

猫头鹰柔软的锯齿状羽毛有如消音器,能让他们在飞行时安静无声,可以说是森林最擅长隐匿行踪的猎人,若我们可以进一步探索猫头鹰飞行奥妙,或许能研发更平稳、降噪的飞机。

鸟儿面对强风豪雨仍不变的出色飞行稳定性,过去已激起科学家与工程师好奇心与求知欲,随后也研究再研究,盼改善机翼的空气动力学特行,将机翼当成飞机的“悬挂系统”,有效避免飞机在空中摇摇晃晃,甚至有机会应用在小型飞机与无人机。

英国伦敦大学城市学院、德国阿亨工业大学这次投入猫头鹰翅膀前端的微结构研究,特殊的羽毛形状不仅能打散乱流,可以保持飞行的稳定,也能寂静无声地飞行,而羽毛前端的特殊结构功能有如鲔鱼体侧的离鳍(finlets),更能降低阻力。

团队也收集猫头鹰的羽毛,通过非破坏性的高分辨率微计算机断层扫描(high-res micro-CT),合成3D图片,希望能计算流体力学创建数字模型。

(Source:英国伦敦大学城市学院)

研究指出,特殊结构可以改变气流的方向,让飞行过程更加流畅,团队也在羽毛的启发下,打造放大版的翼型(aerofoil),更在输水隧道(water tunnel)加以测试性能。

实验指出,新型的翼型能引导流经的水,这结果其实跟团队原预期的相反,通常这类翼型的曲率会让流经的水产生小漩涡,殊不知结果截然不同,团队发现这些小漩涡反而有方向引导的功用,可以让翅膀乘着气流飞行,让猫头鹰在不惊动猎物的情况下猎捕。

未来团队还会在基础模型上添加其他增益特性,再经由风洞测试(wind tunnel)研究声学特性,最终目标是将这些类型的微结构纳入先进飞机机翼设计中,进而研发降噪机翼。

(首图来源:pixabay)

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