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

  • 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.
    834
  • 04/09/2018

    Институт автоматики и электрометрии СО РАН на Международном форуме «Технопром-2018»

    ​27-30 августа в Новосибирске прошел VI Международный форум технологического развития и выставка «Технопром-2018». Ключевая тема форума в 2018 году - Наука как индустрия в условиях «идеального шторма».
    1048
  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    1178
  • 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.
    620
  • 11/10/2019

    Якутия и СО РАН будут сотрудничать в научно-технической и инновационной сферах

    Республика Саха (Якутия) и Сибирское отделение Российской академии наук объединят усилия для взаимодействия по вопросам научной, научно-технической и инновационной деятельности на территории региона.   Соглашение о сотрудничестве сторон 10 октября подписали Глава Якутии Айсен Николаев и вице-президент Российской академии наук, председатель Сибирского отделения Российской академии наук, академик Валентин Пармон.
    522
  • 24/12/2019

    Выбор РИА Новости: главные достижения российской науки 2019 года

    ​Ученые в России в нынешнем году получили знаковые результаты в самых разных областях – от астрономии до археологии, причем многие достижения имеют выходы на практическое применение. Примечательно, что существенную лепту здесь внесли не только признанные научные центры, но и ведущие отечественные вузы.
    640
  • 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.
    304
  • 13/02/2018

    Ученые придали графену свойства «магнитного золота»

    ​Ученые модифицировали графен и наделили его свойствами кобальта и золота - магнетизмом и спин-орбитальным взаимодействием. Разработка поможет усовершенствовать квантовые компьютеры. Результаты исследования международного коллектива с участием российских ученых из СПбГУ и ТГУ опубликованы в журнале Nano Letters.
    861
  • 22/01/2018

    Россия и Китай развивают совместные исследования

    ​В конце 2017 года в г. Санья (провинция Хайнань, Китайская Народная Республика) состоялся очередной XIV Китайско-Российский симпозиум "Новые материалы и технологии".   Это регулярно приводящееся мероприятие было организовано около 30 лет назад по инициативе бывшего директора Института металлургии и материаловедения им.
    1521
  • 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.
    2101