Американские ученые под руководством Джорджа Лаудера из Гарвардского университета предложили улучшить аэродинамические характеристики крыла самолета, покрыв его поверхность небольшими чешуйками, по форме повторяющими геометрию чешуи акулы.
Об этом сообщает N+1.
Изменение геометрии крыла самолета — один из способов улучшить его аэродинамические характеристики; в частности, это позволяет уменьшить силу сопротивления воздуха и увеличить подъемную силу.
К нужному эффекту может привести как использование дополнительных элементов, так и модификация геометрии поверхности крыла.
Такие изменения не требуют дополнительных источников энергии и улучшают аэродинамику крыла только за счет взаимодействия потока воздуха с поверхностью крыла.
Как правило, такие аэродинамические элементы основаны на изменении направления воздушных потоков и формировании в них небольших вихрей.
Проанализировав фотографии чешуек, ученые построили трехмерную модель и напечатали искусственные элементы аналогичной формы из фотополимера на 3d-принтере.
Такими искусственными чешуйками авторы работы покрыли модель крыла самолета, выстроив их в один или четыре ряда вдоль крыла.
Оказалось, что использование чешуек действительно приводит к одновременному снижению аэродинамического сопротивления и увеличению подъемной силы.
Такое поведение ученые объясняют механизмом, который включает в себя два процесса. Во-первых, происходит разделение объемов воздуха в области за каждой чешуйкой, что приводит к образованию неоднородного распределения давлений и увеличению эффективности засасывания воздуха.
Во-вторых, в направлении потока формируются вихри, которые компенсируют потерю импульса из-за трения воздуха о поверхность крыла.
Также вместо отдельных чешуек ученые предложили использовать один общий протяженный элемент, который приводит не к формированию отдельных небольших вихрей после чешуек, а одного большого вихря.
Помимо использования чешуек специальной формы, у акул существует множество других механизмов для улучшения своих гидродинамических характеристик.
В частности, чтобы ускорить свое движение и не тратить на это много сил, некоторые акулы плавают на боку, а другие при этом еще и быстро качают головой.
Стоит отметить, что не в первый раз особенности строения тела акулы ученые используют для разработки элементов, позволяющих снижать сопротивление, правда, до этого их всегда использовали для оптимизации движения в воде.