Рыбья чешуя поможет сделать самолеты быстрее

Европейские ученые, исследующие аэродинамические силы, открыли несколько интересных направлений будущих работ, вдохновившись рыбьей чешуей. Подобные структуры могут привести к снижению лобового сопротивления летательных аппаратов на целых 25 процентов.

Ученые регулярно обращаются к животному миру за вдохновением, особенно когда ведут работы по улучшению аэродинамических характеристик самолетов. Например, не так давно сложные движения крыльев саранчи подсказали им конструкцию более эффективных крыльев летательных аппаратов.

Точно так же авторы нового исследования из Лондонского и Штутгартского университетов нашли вдохновение в том, как чешуя помогает рыбе плавно перемещаться по воде. Как известно, рыбы полагаются на высокоразвитые массивы крошечных чешуек, чтобы минимизировать сопротивление во время плавания. Изучив топологию поверхности чешуи европейского морского окуня и карпа, ученые выяснили кое-что любопытное.

Исследования группы проводились с использованием цифровых микроскопов, а затем компьютерного моделирования для геометрической реконструкции замысловатых узоров. Оказалось, что перекрывающиеся области на поверхности рыбьей чешуи приводят к зигзагообразному движению жидкости при контакте.

Это, в свою очередь, создает «полосатый поток», который нейтрализует неустойчивые колебания, которые обычно приводят к турбулентности, называемой волнами Толлмина — Шлихтинга. В конечном счете, зигзагообразное движение и полосатый поток, которые он производит, уменьшают сопротивление трения чешуи более чем на 25%.

Этот эффект удалось повторить в массиве рыбьей чешуи, прикрепленной к пластине внутри ламинарного водного туннеля в Штутгартском университете. Если подобный эффект можно воспроизвести путем установки искусственных решеток из «чешуи» к аэродинамическим поверхностям, они могут бы сыграть важную роль в разработке летательных аппаратов нового поколения. Такие машины будут летать быстрее, потребляя при этом меньше топлива.