貓頭鷹飛行之謎破解瞭:翅膀扇動大卻聲音小,將用於打造無聲飛機

資訊 4個月前 88166
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隨著人類科技的進步,航空工程師們越來越發現,我們值得從野生動物中學習和借鑒的因素太多太多。過去由於科技手段的限制,我們一直沒有那麼好的條件去領略野生動物的身上所蘊藏的技術元素。

貓頭鷹飛行之謎破解瞭:翅膀扇動大卻聲音小,將用於打造無聲飛機

到今天為止,我們正在逐步地揭開很多動物身上的奧秘。今天來說一種比較神奇的動物就是貓頭鷹。我們知道貓頭鷹都是善於在夜間捕獵的高手,在暗夜中它們快速地撲奔獵物,在整個過程中一切都是在寂靜無聲中進行。在暗夜環境中的背景噪音極小,貓頭鷹如果想成功地捕獲獵物就需要極大水平的降低自身飛行產生的噪聲,那麼他們是怎樣做到的?

科學傢們發現在所有的猛禽中,貓頭鷹的飛行噪音是最小的,它們在飛行中幾乎可以做到讓人難以察覺。科學傢們過去一直不清楚,貓頭鷹身上究竟有怎樣的消聲法寶。今天通過現代科技手段,我們已經弄清瞭貓頭鷹是如何降低自己飛行噪聲的。

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貓頭鷹的消聲法寶主要有三個秘密,在它們的翅膀上,特別是在飛羽的前端,有著1層突起的梳狀結構,像是小梳子一樣的突起。這些突起物可以在飛行中產生極為細小的渦流,幫助理順流經貓頭鷹翅膀的氣流,讓它氣流不容易分離,就不容易產生湍流,噪音水平自然就更低。而在貓頭鷹的翅膀後緣,還有一些非常柔軟細長的小刷子一樣的軟毛,這些軟毛又可以在翅膀的後端再次梳理氣流,讓氣流始終以比較規矩的方式流經它的翅膀。這樣一來,貓頭鷹的飛行噪聲要顯著地低於其他的猛禽。

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比較有趣的是,通過研究發現特別是實際的風洞測試和理論計算,科學傢們發現,貓頭鷹的這些翅膀的突起結構和小毛刷,往往是在大迎角飛行的時候,降噪效果最好,而在大迎角的飛行狀態對於貓頭鷹來講極為重要。

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說到降噪,貓頭鷹翅膀的深層還隱藏著獨特的秘密,在它們的翅膀下層分佈著極為蓬松的軟毛,這些軟毛可以吸收飛行時產生的噪聲,就跟我們今天用多孔材料來降噪是一個道理。這樣一來,貓頭鷹的降噪就達到瞭非常好的水平。研究發現瞭他們比其他猛禽的噪聲可以降低2到3個分貝,這是非常瞭不起的成就。

事實上,貓頭鷹翅膀前緣的突起的梳狀結構,可以被理解為縮小版的渦流發生器。渦流發生器航空工程師們並不陌生。在今天的很多民用飛機上包括軍用飛機上都有使用,但是人類在飛機上采用渦流發生器的主要目的是為瞭理順氣流,讓翅膀更好地產生升力。那麼,現在研究表明的這種樹狀結構呢也可以降低噪聲,這算是個新的啟發。航空工程師們正在考慮如何將這一仿生學的構造,應用於飛機,制造出噪音水平更低的機翼渦輪葉片這樣的關鍵部件。

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事實上,在一些民用科技中呢,人們已經開始利用貓頭鷹的生理結構,比較著名的一傢企業就是德國的西門子。西門子公司在制造大型風機葉片的時候發現,如果采用貓頭鷹的翅膀的這種梳狀構造,可以極大地減少葉片在轉動時產生的氣動噪聲,避免擾民。如今的西門子的新一代的采用貓頭鷹,羽毛仿生狀結構的葉片已經投入使用,而且收到瞭不錯的效果。

總而言之,貓頭鷹身上的消聲結構正在啟迪瞭越來越多的工程師們,也幫助人類改善我們的飛行技術,讓人類能夠飛行得更加綠色,更加安靜。

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