以森林無聲獵人為啟發,模擬貓頭鷹翅膀打造低噪音機翼

作者 | 發布日期 2020 年 11 月 23 日 10:00 | 分類 環境科學 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


貓頭鷹柔軟的鋸齒狀羽毛有如消音器,能讓牠們飛行時安靜無聲,可說是森林最擅長隱匿行蹤的獵人,若可進一步探索貓頭鷹飛行奧妙,或許能研發更平穩、降噪的飛機。

鳥兒面對強風豪雨仍不變的出色飛行穩定性,過去已激起科學家與工程師好奇心與求知慾,隨後也研究再研究,盼改善機翼的空氣動力學特行,將機翼當成飛機的「懸吊系統」,有效避免飛機在空中搖搖晃晃,甚至有機會應用在小型飛機與無人機。

英國倫敦大學城市學院、德國阿亨工業大學這次投入貓頭鷹翅膀前端的微結構研究,特殊的羽毛形狀不僅能打散亂流,可以保持飛行的穩定,也能寂靜無聲地飛行,而羽毛前端的特殊結構功能有如鮪魚體側的離鰭(finlets),更能降低阻力。

團隊也收集貓頭鷹的羽毛,透過非破壞性的高解析度微電腦斷層掃描(high-res micro-CT),合成 3D 影像,希望能計算流體力學建立數位模型。

(Source:英國倫敦大學城市學院

研究指出,特殊結構可以改變氣流的方向,讓飛行過程更流暢,團隊也在羽毛的啟發下,打造放大版的翼型(aerofoil),更在輸水隧道(water tunnel)加以測試性能。

實驗指出,新型的翼型能引導流經的水,這結果其實跟團隊原預期的相反,通常這類翼型的曲率會讓流經的水產生小漩渦,殊不知結果截然不同,團隊發現這些小漩渦反而有方向導引的功用,可以讓翅膀乘著氣流飛行,讓貓頭鷹在不驚動獵物的情況下獵捕。

未來團隊還會在基礎模型上添加其他增益特性,再經由風洞測試(wind tunnel)研究聲學特性,最終目標是將這些類型的微結構納入先進飛機機翼設計,進而研發降噪機翼。

(首圖來源:pixabay