Чему можно поучиться у одуванчика?

Механизм полета семян одуванчика почти в четыре раза эффективнее современных парашютов. Есть над чем поработать конструкторам.

Множество открытий, сделанных людьми, было подсмотрено ими у природы. Так, человек захотел летать, как птица, мечтал о коврах-самолетах и начал конструировать летательные аппараты. Прошло немало времени, пришлось проделать огромное количество проб и ошибок, пока не появились первые самолеты и дирижабли. Однако, за природой трудно угнаться, она продолжает удивлять многообразием и эффективностью своих технологических решений.

Так, группа ученых Эдинбургского университета недавно опубликовала в журнале Nature результаты своих исследований механизма полета семян одуванчика, который почти в четыре раза эффективнее современных парашютов, и позволяет крошечным семенам рассеиваться на огромные расстояния, порой до 500 миль (или 800 км), просто используя силу ветра.

Все мы любили в детстве дунуть на белый пушистик и наблюдать, как маленькие ажурные «парашютики» долго парят в воздухе и разлетаются все дальше и дальше при малейших порывах ветра. Но почему они летят вверх, а не плавно спускаются вниз, какая сила их поднимает и подолгу держит в воздухе?

Шотландские исследователи разгадали эту загадку, используя для своих наблюдений комбинацию замедленной съемки и технику высокоскоростной обработки изображений. Парашют семени одуванчика, который называется «паппус», состоит из отдельных ворсинок (число которых колеблется от 90 до 100), которые разделены воздушными зазорами. Казалось бы, если в современном парашюте прорезать похожие отверстия, то он должен был камнем упасть на землю, но, как показала камера, именно благодаря зазорам, в паппусе возникает подъемная сила, в десять раз превышающая ту, которую обеспечил бы сплошной парашют.

Аэродинамические расчеты, подтвержденные экспериментами, показали, что в данном случае речь идет о совершенно новом, уникальном принципе полета, который до сих пор не применялся в инженерных летательных конструкциях, созданных людьми, хотя он нередко используется в природе.

Сущность эффекта полета семян одуванчика состоит в том, что между воздушным потоком, снаружи огибающим паппус, и воздухом, проходящим между ворсинками, образуется разность скоростей воздушного потока, в результате которой образуются необычные кольцеобразные воздушные вихри, так называемые разделенные вихревые кольца, которые создают подъемную силу и не дают семени опуститься на землю. Ученым удалось визуализировать такие кольца вокруг семян одуванчиков на фотографиях.

Как показали исследования, расположение ворсинок на паппусе семян одуванчика, их количество, соотношение между толщиной ворсинок и зазорами между ними — все это создает необходимую подъемную силу, которая обеспечивает стабильный полет при минимальном весе использованного био-материала.

Итак, эволюция подарила одуванчику уникальный способ распространять свои семена, которые могут считаться одними из «лучших летчиков природы».

А понимание механизма полета семян одуванчика может привести к новым инженерным прорывам, например, совершить революцию при создании суперэффективных парашютов или беспилотных летательных аппаратов — дронов, которые требуют минимального расхода энергии .

Как утверждает руководитель исследования, профессор Катал Камминс: «Мы нашли естественное решение для полета, которое позволяет минимизировать затраты на энергию и материалы».

По материалам: https://www.nature.com/articles/s41586−018−0604−2