Группа исследователей, изучающих акустику полета совы, в том числе Джастин В. Яворски, доцент кафедры машиностроения и механики в Lehigh’s P.C. Колледж инженерии и прикладных наук Россина — работают над точным определением механизмов, которые обеспечивают эту виртуальную тишину, чтобы улучшить созданный человеком аэродинамический дизайн — ветряных турбин, самолетов, военно-морских кораблей и даже автомобилей.Теперь, благодаря физическим экспериментам и теоретическому моделированию, команде удалось использовать пушистый покров из перьев совы в качестве модели, вдохновившей на создание трехмерного напечатанного крыла, которое снижает шум ветряной турбины на замечательные 10 децибел. — без ущерба для аэродинамики.
Они дополнительно исследовали, как такая конструкция может уменьшить шероховатость и шум задней кромки. В частности, шум задней кромки преобладает в низкоскоростных приложениях и устанавливает для них минимальный уровень шума.
Способность уменьшать шум крыльев имеет значение не только для ветряных турбин, поскольку ее можно применять в других аэродинамических ситуациях, таких как шум, создаваемый воздухом, просачивающимся через дверные и оконные пространства автомобиля.Их результаты будут опубликованы в двух предстоящих статьях: одна под названием «Биологическое управление шумом задней кромки» в журнале Американского института аэронавтики и астронавтики, а другая под названием «Биологические купола для уменьшения шума шероховатости» в журнале. звука и вибрации.Исследователи из Лихайского технологического института Вирджинии, Атлантического университета Флориды и Кембриджского университета специально изучили бархатистый пух, который составляет верхнюю поверхность крыла многих крупных сов — уникальный физический атрибут даже среди птиц, который способствует бесшумный полет совы. Как видно под микроскопом, пух состоит из волосков, которые образуют структуру, похожую на структуру леса.
Волосы сначала поднимаются почти перпендикулярно поверхности пера, но затем изгибаются в направлении потока, образуя навес с переплетенными зазубринами на их вершинах — поперечными волокнами.Среди их экспериментов: подвешивание сетчатых тканей (в их первоначальном дизайне использовался материал свадебной фаты!), Имитирующего эффект навеса над наждачной бумагой — для создания «шероховатости» — и имитация воздушных потоков с помощью аэродинамической трубы Virginia Tech Wall-Jet Wind Tunnel .После осознания того, что использование однонаправленного купола — с удаленными поперечными волокнами — было наиболее эффективным, поскольку оно не создавало высокочастотного собственного шума тканевых навесов, но все же подавляло производящую шум поверхность давление — они создали трехмерную пластиковую насадку, состоящую из маленьких «ребер», которые можно прикрепить к аэродинамическому профилю (или крылу). Изобретение с плавниками может быть модернизировано для существующей конструкции крыла и использоваться в сочетании с другими стратегиями снижения шума для достижения еще большего подавления шума.
«Самый эффективный из наших дизайнов имитирует пушистые волокна крыла совы, но с удаленными поперечными волокнами», — говорит Яворски. «Навес поверхности крыла совы отталкивает шумный поток. Наша конструкция имитирует это, но без поперечных волокон, создавая однонаправленный забор — по сути, лучше, чем у совы».