Беззвучно, как сова

Когда-то умение птиц летать вдохновило людей начать строить летательные аппараты. На то, чтобы сконструировать устройства, способные поднимать человека в воздух, ушли сотни лет. Сегодня никого уже не удивляет, каким образом могут летать самолеты. Они стали привычной повседневностью. Да и в космос мы давно прорвались! Но, как говорится, нет предела совершенству… Недавно команда британских инженеров во главе с профессором Лондонского университета Сити Кристофом Брюкером занялась разработкой бесшумных моделей самолетов, сконструированных по образцу… совиных крыльев!

Как уже говорилось выше, летательные аппараты строились по принципу природных технологий, и за образец брались прежде всего птичьи крылья. Именно их строение изначально использовалось для создания аэропланов и последующих устройств, предназначенных для полетов. Предпосылка была проста: если у человека нет крыльев, их надо скопировать у природы!

Между тем все виды крыльев, независимо от того, имеют они естественное происхождение или искусственное, создают турбулентные вихри, которые на задней кромке крыла усиливаются, а затем рассеиваются в виде звуковых волн. Если же говорить о стандартных моделях самолетов, у которых задняя кромка крыла жесткая, то именно из-за этого их турбины при полете издают громкий гул.

Не все птицы способны летать, не издавая шума. Чаще всего мы слышим птиц, так как их крылья при определенных маневрах громко хлопают. Вспомните, например, ворон или голубей. Или даже летучих мышей. Однако сова – ночная птица и хищник. И особенности строения крыльев позволяют ей летать беззвучно, что очень пригождается и во время охоты на дичь. Сами совы при этом лучше слышат и вычисляют потенциальную добычу, а вот та не ощущает приближения хищника и, соответственно, опасности.

За отсутствие шума при полете у совы отвечают, во-первых, жесткие перья вдоль передней кромки крыла, во-вторых, мягкий пух на верхней части крыла, под которым располагается гребень, и, наконец, бахрома перьев на его задней кромке. Это специальные ворсинки на перьях. В сущности, данные структуры представляют собой микроструктурированные плавники.

Выяснилось, что так называемые наноперья у сов – это что-то вроде ребер, которые способны управлять воздушным потоком возле аэродинамической стенки и удерживать его далее, избегая турбулентности. Благодаря этому у птиц возрастает маневренность и уменьшается шум от взмахов крыльев.

Ученые предположили, что, возможно, для снижения уровня шума будет достаточно использования только одной из этих особенностей. Ранее проведенные эксперименты показали, что шум крыльев у совы мало зависит от скорости воздушного потока, и самый низкий уровень шума наблюдается в высокочастотном диапазоне, к которому как раз наиболее чувствительно человеческое ухо.

В ходе опытов лопасти ветровой турбины покрыли тюлем. В итоге уровень шума при этом снизился на 30 децибелов. Но, поскольку использование тюля в конструкциях самолетов невозможно, была выстроена трехмерная цифровая модель по типу «совиной». Тестовые испытания показали, что уровень шума снизился на 10 децибелов.

На следующем этапе исследователи намерены протестировать функционирующую ветровую турбину в аэродинамической трубе. Если эксперименты завершатся положительно, пластиковое покрытие найдет применение в конструкциях ветровых электростанций. Сегодня уровень шума, производимого такими станциями, можно искусственно занизить лишь за счет торможения скорости турбин. Понятно, что если снижать шум не придется, турбины станут более производительными.

Если данная технология будет разработана, то самолетам удастся более эффективно использовать энергию ветра, а также снижать уровень шума при полете. В результате пассажирские авиалайнеры станут более «тихими», а беспилотники и вовсе практически беззвучными, что не может не радовать. Ведь, к примеру, шум от взлетающих и садящихся лайнеров очень мешает и пассажирам, и сотрудникам в аэропортах. Очень некомфортно и жить в районах, расположенных поблизости от аэропортов.

Впрочем, копирование природных технологий при построении летательных аппаратов отнюдь не редкость. Так, некоторое время назад американская компания AeroVironment разработала модель уникального авиаразведчика под названием Microbat. Самолет обладает всеми необходимыми качествами для осуществления видео­наблюдения за целями в замкнутом пространстве. Он передвигается с небольшой скоростью, способен самостоятельно менять траекторию полета и в случае необходимости зависать на одном месте.

При этом конструкция самолета значительно отличается от традиционной. Например, крылья у него гибкие и подвижные, как у живого существа. Внешне Microbat напоминает летучую мышь.
Летать в будущем беззвучно, станут, вероятно, не только самолеты. Так, в России уже разрабатывается транспорт нового поколения, функционирующий на основе магнитной левитации.

«При использовании магнитной левитации транспортное средство зависает над путями и движется над ними с помощью тягового линейного электродвигателя, – рассказал руководитель Научно-образовательного центра инновационного развития пассажирских железнодорожных перевозок Петербургского университета путей сообщения Анатолий Зайцев. – Это позволяет двигаться без шума и вибраций. Также средство экономит энергию за счет отсутствия механического контакта и не стареет за счет отсутствия электрического контакта в системе».

По мнению Зайцева, магнитолевитационные платформы могут использоваться в высокотехнологичных портах нового типа, в частности для высокоскоростных международных и пассажирских перевозок.
Будем надеяться, что скоро нам придется позабыть о том, какими шумными были раньше летательные аппараты. А самих аппаратов вокруг нас станет больше.

Ирина ШЛИОНСКАЯ