Необычный способ борьбы с турбулентностью в авиации разработали ученые Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ) и Института проблем машиноведения (ИПМаш) РАН. Для предотвращения тряски и нырков воздушного судна они предлагают оснащать его крылья "перьями" - сотнями маленьких пластинок, самостоятельно меняющих пространственное положение в зависимости от давления воздуха. Эксперты считают подобный способ "подсмотренным у природы".

Это явление знакомо каждому авиапассажиру. "Наш самолет входит в зону турбулентности", - объявляет командир корабля, и авиалайнер начинает трястись, нырять и болтаться из стороны в сторону под действием хаотичных завихрений окружающего воздуха.

- Мы вовсе не пытаемся устранить турбулентность как таковую, да это и невозможно, - объяснил "Известиям" руководитель проекта, доктор физико-математических наук, профессор СПбГУ Олег Граничин. - Мы ставим перед собой другую задачу: скомпенсировать разницу давлений в разных зонах крыла так, чтобы самолет сохранял стабильное положение в зоне турбулентности.

Для этого ученые предложили покрывать поверхность крыла матрицей из активных ячеек, каждая из которых снабжена датчиком давления, микрокомпьютером и пластиной-крылышком - "пером", - меняющим свое пространственное положение под действием электропривода. Когда возникает турбулентность, перья приходят в движение и, меняя свой наклон относительно крыла, компенсируют возникающую неоднородность давления воздуха. В результате самолет продолжает движение так, будто турбулентность отсутствует вовсе: оперение крыла "разруливает" все неоднородности потока.

Проблема, однако, в том, что точный расчет правильного положения для каждого из сотен подобных перышек - чрезвычайно сложная и ресурсоемкая задача.

- Для централизованного управления всеми ячейками не хватило бы быстродействия даже самого мощного современного компьютера, - рассказал "Известиям" разработчик математического решения проекта, постдок СПбГУ Константин Амелин. - Поэтому мы сразу пошли другим путем: оснастили индивидуальным микрокомпьютером каждую ячейку, построив так называемую распределенную систему управления - что-то наподобие блокчейна. Каждое такое отдельное вычислительное устройство принимает данные от собственного датчика давления, обменивается данными с микрокомпьютерами соседних ячеек, мгновенно просчитывает необходимое положение пера в пространстве и подает команду на электропривод.

Константин Амелин утверждает, что идея работает: эксперименты с метровым крылом, оснащенным сотней "перьев" и обдуваемым мощными вентиляторами, показывают возможность согласованной работы микрокомпьютеров и нахождения ими консенсусного решения для каждой единицы "оперения" крыла.

Ученые подали заявку на патентование своего изобретения и сейчас работают над созданием нового, более совершенного испытательного стенда. На нем будут ставить эксперименты с действующей моделью "пернатого" самолета, размах крыла которого составит уже несколько метров. Расширятся и возможности "перьев": для лучшей компенсации локального давления они смогут вращаться в двух плоскостях, а не в одной, как сейчас.

Специалист по явлению турбулентности, заведующий кафедрой физической механики факультета аэрофизики и космических исследований Московского физико-технического института, академик РАН Эдуард Сон о работе петербургских коллег высказывается пока осторожно:

- Попытки применять для борьбы с турбулентностью активные актуаторы - устройства, воздействующие на поток, - предпринимаются давно, но пока не принесли большого успеха. Акустические актуаторы, плазменные - все они приемлемо работают только в довольно узком диапазоне скоростей, а дальше турбулентность возникает все равно.

Впрочем, идею с "активными перьями" Эдуард Сон считает перспективной и сравнивает с теми способами борьбы с турбулентностью, которые работают в живой природе, - например, у рыб. У акул, касаток, дельфинов и других крупных морских животных при плавании с большой скоростью начинается вибрация поверхности кожи, которая предотвращает переход движения в турбулентный режим.

Совместная работа СПбГУ и ИПМаш ведется при поддержке Российского научного фонда.

Дмитрий Людмирский

Похожие новости

  • 30/11/2016

    Томский «Микросплав» изготовил компонент для электронно-пучковой машины петербургского НИИЭФА

    ​Специалисты томской компании "Микросплав", базирующейся в ИСЭ СО РАН, разработали и изготовили систему питания и управления для электронно-пучковой машины Санкт-Петербургского Научно-исследовательского института электрофизической аппаратуры им.
    634
  • 19/03/2018

    В Сибирском государственном индустриальном университете получили особо прочный цемент

    ​В рамках соглашения с Институтом катализа Сибирского отделения Российской академии наук в СибГИУ были организованы (под руководством профессора А.Ю. Столбоушкина) совместные исследования по получению шлаковых цементов, модифицированных углеродными нановолокнами (УНВ).
    232
  • 04/10/2016

    В Томске создадут «рой» малых спутников в помощь сельскому хозяйству

    ​Томский политехнический университет (ТПУ) и томский Институт физики прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) выступят одними из инициаторов проекта по созданию группировки малых космических аппаратов для прорывных технологий в сфере сельского хозяйства, который планируется запустить в 2017 году.
    1343
  • 20/05/2017

    Интерактивная выставка в ГПНТБ СО РАН открыла Дни науки

    ​Выставка, где экспонаты можно и даже нужно трогать руками - мечта любого школьника. Когда наука становится интересной, тогда и учиться не лень. Поэтому на интерактивной выставке в ГПНТБ СО РАН внимание молодежи приковано именно к стендам образовательных организаций.
    618
  • 12/07/2017

    В Новосибирской области создана 3D-фабрика в рамках программы реиндустриализации

    ​​"3D-​фабрика уже собрана на территории нашего предприятия, совместно с участниками «Сибирского металлурго-машиностроительного кластера» (СММ-кластер), и готова к тиражированию. В едином рабочем пространстве мы предусмотрели производство аддитивных порошков; их необходимый анализ и кондиционирование с формирование порошковых композиций, как сырья для 3D-принтера; подача порошка в принтер; печать готового изделия из металла.
    671
  • 27/12/2017

    Исследователи реализуют проект, позволяющий исправлять мутации ДНК митохондрий

    ​В последнее время все чаще можно услышать о тяжелых наследственных заболеваниях митохондриальной этиологии. Эти недуги вызываются дефектами митохондрий, которые являются своеобразными "энергетическими станциями" клеток организма.
    437
  • 16/02/2018

    В томском НИИ кардиологии впервые в России имплантированы дефибрилляторы нового поколения для лечения сердечной недостаточности

    ​Впервые в России в НИИ кардиологии Томского НИМЦ РАН пациентам с сердечной недостаточностью имплантированы устройства для сердечной ресинхронизирующей терапии нового поколения Viva Quad XT CRTD, разработанные компанией Medtronic.
    204
  • 31/01/2018

    На что будет способен создаваемый в Томске 3D-принтер

    ​Россия может стать к 2020 году четвертой страной в мире, производящей 3D-принтеры для печати больших металлических деталей на основе электронно-лучевой технологии. Такое оборудование разрабатывают по федеральному гранту ученые томского Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) Сибирского отделения Российской академии наук.
    206
  • 29/08/2016

    В Новосибирске будут производить шагающие экзоскелеты для инвалидов

    ​Заместитель генерального директора по инновационному развитию "Инновационного медико-технологического центра" (Новосибирского медтехнопарка) Анатолий Аронов на круглом столе в рамках форума "Новосибирск- город безграничных возможностей" рассказал, что будут производить резиденты второй очереди медицинского промышленного парка.
    1567
  • 02/04/2018

    Разработка новосибирских ученых поможет утилизировать ТКО Крыма

    ​Разработку новосибирских ученых используют для создания установки по переработке 127 тыс отходов в год. — Это предложение поступило к нам с прошлогоднего форума «Технопром-2017». В нем принимала участие пермская компания ОАО «ОДК-Авиадвигатель».
    112