Команда эволюционных биологов и инженеров Гарвардского университета, вместе с коллегами из Университета Южной Каролины, пролили свет на загадку акульей кожи, параллельно продемонстрировав новую структуру, способную улучшить аэродинамику самолетов, Дронов, ветряных турбин и автомобилей.
Описание исследования представлено в Journal of the Royal Society Interface.
«Акулья кожа покрыта тысячами мелких чешуек или дентиклей, чья форма и размер меняются в зависимости от положения на теле, — сказал профессор Джордж Лаудер, соавтор исследования. – Мы многое знаем об их структуре, напоминающей человеческие зубы. Но функции дентиклей продолжают вызывать споры».
Большинство специалистов сосредоточили внимание на свойстве снижения сопротивления, но команда решила пойти дальше.
«Мы подумали, что если определенные формы лучше подходят для увеличения подъемной силы», — сказал один из первых авторов работы, Мехди Саадат, постдокторант в Гарварде.
Для проверки гипотезы группа рассмотрела мако, самую быструю акулу в мире. Ее дентикли имеют 3 хребта, как трезубцы. Используя микро-КТ сканирование, команда визуализировала и смоделировала чешуйки в 3 измерениях. Затем, с помощью 3D-принтера, напечатала структуры на поверхности крыла с изогнутым аэродинамическим сечением (лопатка).
«Данный элемент является основным компонентом воздушных устройств, — отметил Август Домель, гарвардский аспирант и один из первых авторов. – Мы хотели проверить, как новая структура изменит характеристики аппаратов, вроде самолетов и ветряных турбин».
Ученые протестировали 20 различных конфигураций размеров дентиклей, количества и расположения их рядов на лопатке в гидроканале. Помимо снижения сопротивления, структуры значительно увеличивали подъемную силу, действуя как мощные, низкопрофильные генераторы вихрей.
«Акульи чешуйки обеспечивали до 323% улучшения аэродинамических качеств, в сравнении с обычной лопаткой, — сказал Домель. – Исследование доказало работоспособность концепции, показав потенциал таких генераторов вихрей».
Ваше мнение