Технічні деталі
Протягом більш ніж 80 років в авіаційній інженерії вважалося аксіомою: чим гладкіша поверхня літака або автомобіля, тим нижчий опір повітря. Саме тому інженери десятиліттями прагнули створювати максимально відполіровані корпуси, крила та обшивки. Нове дослідження показало, що цей фундаментальний принцип працює не завжди.
Результати дослідження
Команда під керівництвом доцента Айко Якіно (Aiko Yakino) з Інституту гідродинаміки Університету Тохоку (Японія) довела, що спеціально створена мікроскопічна шорсткість поверхні може зменшувати аеродинамічний опір до 43,6%. Ключовий ефект досягається завдяки тому, що мікрошорсткості затримують перехід повітряного потоку з ламінарного стану в турбулентний.
Нова технологія
Нова технологія отримала назву Distributed Micro-Roughness (DMR) — 'розподілена мікрошорсткість'. На відміну від відомих 'акульих' покриттів із спрямованими канавками, DMR використовує хаотичні та випадкові мікрошорсткості, невидимі людському оку.
Експериментальна установка
Головним технологічним проривом стала унікальна експериментальна установка. Звичайні аеродинамічні труби вимагають кріплення моделі на стійках та проводах, які самі спотворюють потік повітря та заважають точно вимірювати такі малі ефекти. Японські інженери вирішили проблему за допомогою найбільшої у світі магнітної системи підвісу 1m-MSBS.
Результати експериментів
Експерименти показали, що критичне число Рейнольдса — момент початку переходу до турбулентності — зміщується з 1,9×10^6 до 2,2×10^6. Іншими словами, потік залишається ламінарним значно довше.
Вплив на індустрію
Якщо технологія буде масштабірована для авіації, вона потенційно дозволить істотно знизити витрату палива, експлуатаційні витрати та викиди вуглекислого газу. Зараз команда Університету Тохоку працює над подальшою оптимізацією форми та щільності мікрошорсткості, а також намагається розширити діапазон швидкостей, на яких ефект залишається максимальним.