Små finler på uglefjer viser vejen til mindre flystøj

En nylig undersøgelse foretaget af City, University of Londons professor Christoph Bruecker og hans team har afsløret, hvordan mikrostrukturerede finler på uglefjer muliggør lydløs flyvning og kan vise vejen frem for at reducere flystøj i fremtiden.

Professor Bruecker er City's Royal Academy of Engineering Research Chair i Nature-Inspired Sensing and Flow Control for Sustainable Transport og Sir Richard Olver BAE Systems Chair for Aeronautical Engineering.

Hans team har offentliggjort deres opdagelser i tidsskriftet Institute of Physics, Bioinspiration og biomimetik i et papir med titlen 'Flow turning effect and laminar control by the 3-D curvature of edge edge tandings from ugle wing.'

Deres forskning skitserer deres oversættelse af de detaljerede 3-D geometridata af typiske uglefjereksempler leveret af professor Hermann Wagner ved RWTH Aachen University (Tyskland) til en biomimetisk aerofoil for at studere den aerodynamiske effekt på de specielle filamenter i forkanten af ​​fjerene .

Resultaterne viser, at disse strukturer fungerer som arrays af finletter, der sammenhængende drejer strømningsretningen nær den aerodynamiske væg og holder strømmen i længere tid og med større stabilitet, undgå turbulens.

Byens forskerhold var inspireret af den komplekse 3D-geometri af forlængelserne langs forsiden af ​​uglens fjer – rekonstrueret af professor Wagner og hans team i tidligere undersøgelser ved hjælp af højopløselige mikro-CT-scanninger.

Efter at være blevet overført til en digital formmodel, flowsimuleringerne omkring disse strukturer (ved hjælp af beregningsvæskedynamik) viste klart den aerodynamiske funktion af disse udvidelser som finlets, som drejer strømningsretningen på en sammenhængende måde.

Denne effekt er kendt for at stabilisere flowet over en aerofoil med fejet vinge, typisk for ugler, mens de slår med vingerne og glider.

Ved hjælp af flowundersøgelser i en vandtunnel, Professor Bruecker, beviste også flow-vending-hypotesen i eksperimenter med en forstørret finlet-model.

Hans team var overrasket over, at i stedet for at producere hvirvler, finletterne fungerer som tynde ledeskovle på grund af deres specielle 3-D krumning. Den regelmæssige række af sådanne finletter over vingespændet drejer derfor strømningsretningen nær væggen på en jævn og sammenhængende måde.

Holdet planlægger at bruge en teknisk realisering af et sådant aerofoilmønster med fejede vinger i en ekkofri vindtunnel til yderligere akustiske test. Resultatet af denne forskning vil vise sig at være vigtigt for fremtidens laminære vingedesign og har potentiale til at reducere flystøj.