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

  • 26/04/2021

    Звездная пыль, квазары и тайны Солнца

    Апрель – месяц, который может быть посвящен только одной теме в Год науки и технологий – «Освоение космоса». Совсем недавно мы отмечали 60-летие первого полета человека на околоземную орбиту, мы гордимся достижениями отечественной аэрокосмической отрасли, которая с середины прошлого столетия держит высокую планку и является лидером в этом направлении.
    813
  • 01/09/2020

    Перспективы и проблемы китайско-российского сотрудничества в высоких технологиях

    В июне 2020 года российские спецслужбы объявили об аресте президента Санкт-Перербургской Арктической академии общественных наук, обвиняемого в передаче секретной информации, касающейся отслеживания подводных лодок, китайской разведке.
    2818
  • 10/07/2019

    Исследователи создали магнитострикционный сплав редких металлов

    ​Ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого совместно с коллегами создали многофункциональные металлические сплавы, которые под воздействием магнитного поля демонстрируют одновременно два эффекта: выделение и поглощение тепла, а также изменение размеров и объема материала.
    1810
  • 26/08/2021

    Более 70 деловых мероприятий состоятся в рамках VI Восточного экономического форума

    На официальном сайте Восточного экономического форума опубликована расширенная деловая программа с указанием спикеров и модераторов сессий. В программу включено более 70 деловых мероприятий, в том числе панельные сессии, круглые столы, бизнес-диалоги и международные конференции.
    356
  • 31/08/2018

    Форум «Технопром-2018»: итоги

    ​Более 7,8 тыс. человек собрал международный форум технологического развития "Технопром", прошедший в Новосибирске 27-30 августа. Об этом сообщили 30 августа ТАСС в оргкомитете форума.
    3046
  • 17/06/2019

    Найден способ быстрее тушить лесные пожары

    ​Углеродные наночастицы, добавленные в воду, заставляют ее испаряться в разы быстрее. Ученые предлагают использовать такую наножидкость для тушения лесных пожаров. Стоимость противопожарных работ при этом возрастет, но всё окупится, уверены авторы исследования.
    1418
  • 11/05/2021

    Что общего у белковых молекул и цунами?

    Механизм, по которому белки сворачиваются и разворачиваются (фолдинг и анфолдинг) — ключ к лечению многих тяжелых заболеваний, в том числе онкологии.  Ученым известно, что правильная структура белка формируется поэтапно.
    334
  • 10/02/2020

    Научные направления ТГАСУ – в мировом тренде

    ​ТГАСУ – один из лучших архитектурно-строительных университетов в России и сильнейший проектный, научно-исследовательский и экспертный центр с уникальными интеллектуальными и техническими ресурсами. Вуз готовит не только качественных специалистов-практиков, но и выдающиеся научные кадры.
    1147
  • 15/04/2021

    Новый алгоритм учёных поможет быстрее диагностировать опухоли щитовидной железы

     Исследователи из 10 ведущих научных центров России, среди которых ТГУ, МГУ, НГУ, НИЦ «Курчатовский институт», ИЛФ РАН, ИПЛИТ РАН и другие, в рамках комплексного проекта РФФИ разработали новый подход к диагностике опухолей щитовидной железы, основанный на анализе крови.
    1392
  • 02/06/2021

    Евгений Адамов: мы создаем ядерный комплекс для устойчивого развития

    Событие, без преувеличения историческое не только для российской, но и мировой ядерной энергетики, скоро произойдет в городе Северске под Томском. Там на площадке "Сибирского химического комбината" Росатома в торжественной обстановке начнется строительство необычного, первого в своем роде реактора БРЕСТ-ОД-300 – он станет "сердцем" комплекса, воплощающего в себе новое качество ядерной энергетики.
    566