仿生学又一杰作:鲨鱼皮构造或助现代战机飞得更快

据英国《泰晤士报》网站3月5日报道称 , 鲨鱼在水中游泳的原理 , 显示出飞机如何顺应气流飞行 。

报道指出 , 没人知道灰鲭鲨的最快速度 。 根据一些说法 , 它可以达到每小时30英里(约合48公里)的速度 。 还有人说 , 灰鲭鲨以金枪鱼为食 , 金枪鱼本身的时速达到每小时45英里(约合72公里) , 因此灰鲭鲨的速度可能是金枪鱼的几乎2倍 。

研究人员对灰鲭鲨游速为何如此之快展开研究 。 他们对灰鲭鲨的皮肤进行了试验 , 证实了一个由来已久的推测 , 即鲨鱼身上的刚毛的作用与高尔夫球表面的凹坑是一样的 。 研究人员希望 , 这项由波音公司和美国军方资助的研究能帮助飞机飞得更快 。

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图为灰鲭鲨

空气阻力的一大来源是边界层分离 。 当物体在移动时 , 其表面附带一层近乎静止的水或空气 , 这时就会出现这种现象——产生把物体向后拖拽的漩涡 。 高尔夫球上的凹坑可以打破这一附面层 , 让球飞得更远 。

一个由航空工程师组成的研究小组取下几片灰鲭鲨皮肤 , 并将其置于流动的水中进行研究 。 他们发现 , 覆盖鲨鱼全身的0.2毫米长的刚毛有着类似的作用 。

在实验中 , 研究人员将1个光滑的表面放入水槽 , 接着放一片鲨鱼皮 , 然后测量2种情况下的水流 。 美国物理学会年会公布了该实验结果 。 亚拉巴马大学的埃米·兰说:在涉及鲨鱼皮肤的所有情况中 , 我们发现 , 流动分离区面积因鲨鱼皮而明显减少 。

他们知道 , 这种以一定角度生长的刚毛(革命性的速比涛泳衣灵感来源)阻止了边界层分离的出现 。 从某个角度看 , 皮肤非常光滑 , 而从另一个角度看 , 皮肤却像砂纸一样 。 这阻止了倒流的发生 。 这意味着边界层分流并产生阻力要困难得多 。

埃米·兰说 , 有意思的是 , 皮肤是在没有鲨鱼主动控制的情况下产生这种效应的 。 她说:人造表面即便在空气中也可以利用这种完全被动的机制 , 这一前景非常令人兴奋 。

(责编:杜鹏飞)


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