爱荷华州立大学的研究人员正在使用3D打印技术来开发推进器叶片,他们的灵感来自猫头鹰的翅膀。这个创新的设计可以使飞机更安静的飞行。
猫头鹰是我们不常看到的生物,它们一般是晚上活动,在夜晚的掩护下,我们很难发现它。但是,他们还有一个重要的原因使我们难以发现它们的踪迹,那就是它们飞行的时候非常安静,这意味着即使它从你头顶飞过,你也不会注意到他。
这是个特性激发了爱荷华州的夏尔马及其团队,他们仔细观察夜间鸟类的飞行机制。“飞行中的猫头鹰几乎没有声音“ 航空航天工程助理教授夏尔马和沃尔特威尔逊教授研究员说。
据夏尔马说,猫头鹰如此安静地飞翔有三个主要原因:1、翅膀前缘处有细小的梳状结构;2、在翅膀后缘的羽毛上有柔韧和多孔的边缘;3、浑身布满丰厚的羽毛。
夏尔马通过3D扫描各种猫头鹰翅膀样本,将其转化为可以通过仿真软件运行的数字3D模型。这使他能够弄清猫头鹰的翅膀是如何以如此安静地影响气流,湍流和压力。
但是,如何结合传统上由硬质合金制成的涡轮机叶片和翅膀、羽毛的柔软特性?夏尔马和同事们有几个想法。
通过3D打印具有锯齿状前缘的翼型,旨在模拟猫头鹰翅膀上的细梳状结构。 爱荷华州研究人员发现,与具有平坦前缘的翼型相比,噪音显着降低。所以即使有很大的材质差异,模拟猫头鹰翼的微妙形式也产生了非常好的效果。
研究人员还在机翼刀片后缘附近尝试添加3D打印小而薄的小鳍和檐篷。
为了验证他们的实验,爱荷华州研究人员邀请了弗吉尼亚理工大学的研究人员使用仿真软件来测试新设计。令人兴奋的是,弗吉尼亚技术团队证实,来自猫头鹰的设计在提高性能的同时降低了噪音。
夏尔马说,这可能会对风力涡轮机和飞机等设计产生很大的影响,可以通过实施这些创新的设计来减少噪音排放。
“这项研究的结果可能会影响到在国防,商业和运输中应用的无声机的设计,”夏尔马说。
国家科学基金会正在支持夏尔马的研究,他获得了五年五十万美元的职业荣誉资助金,而爱荷华州空间奖学金联盟则捐出了十万美元的赠款。