A bagoly nesztelenül képes repülni vadászat közben - ezt kutatva fizikusok olyan bevonatot fejlesztettek ki, amelynek köszönhetően nem ébrednénk hajnalban repülőgépmorajra, de a laptopunk ventilátora sem zúgna többé.

A természet tökéletes lopakodója

Jelentősen csökkenti a turbinák és más forgólapátok zavaró élhangját egy új bevonat, amely a bagoly szárnytollának különleges szerkezetét utánozza.

A bagoly nesztelen repülését a szárnytollazat sajátos struktúrája biztosítjaForrás: Wikimedia Commons

A szélturbinákat részben a zaj mérséklése céljából erős szélben fékezik, tehát ha csendesebbek volnának, nagyobb sebességgel foroghatnának, és több áramot termelhetnének.

Jelenleg az erős szélben lelassítják a szélturbinákat a zajhatás miattForrás: AFP/Francois Xavier Marit

A legtöbb bagoly, így a közepes vagy nagyobb termetű gyöngybagoly és szakállas bagoly lopakodva vadászik, észrevétlenül közelíti meg és ejti el zsákmányát

– mondta el Nigel Peake kutatásvezető, a Cambridge Egyetem alkalmazott matematika és elméleti fizika tanszékének professzora.

Évszázadok óta ismert a baglyok nesztelen repülése, de mindeddig nem ismertük ennek okátForrás: Wikimedia Commons

"S bár ez évszázadok óta ismeretes, arról fogalmunk sem volt, hogyan vagy miért képesek nesztelenül repülni " - fűzte hozzá a szakember.

Nemcsak a struktúra, a felület is számít

A kutatók nagy felbontású mikroszkóppal elemezték a bagoly szárnytollát.

Megállapították, hogy e tollnak különleges a felülete: egyenetlenül dudorok borítják. Úgy kell elképzelni, mintha madártávlatból tekintenénk le egy sűrűn elnyúló erdőre, amelyből itt-ott szabálytalan félgömb formájú lombkoronák emelkednek ki.

A tollgerinc két oldalán eltérő a tollszálak struktúrájaForrás: University of Cambridge

A bagolytoll makroszkopikus szerkezete is elősegíti a néma suhanást.

A hajlékony tollgerinc két oldalán eltérő a tollzászló struktúrája: a levegőt hasító belépőélen egymástól egyenlő távolságra sorakoznak a zászlót alkotó ágacskák, míg a kilépőél inkább rojtosnak látszik, mivel az ágacskák hossza eltérő, és soraik hézagosak.

A felismerés gyakorlatban történő átültetése jelentősen csökkentheti a repülőgépek okozta zajhatástForrás: Wikimedia Commons

Egyetlen más madárnak sincs ilyen bonyolult tollszerkezete -mondta Peake.

Legyen bár szó madárról, repülőgépről vagy ventilátorlapátról, az élhangot az okozza, hogy a kilépőélt elhagyó légtömeg örvényleni kezd, turbulencia alakul ki.

Akár a madár, akár a repülő szárnyán a kilépőélet elhagyó levegőörvénylés hanghatást okozForrás: Creative Commons/Dylan Ashe

A bagolytoll zászlaja csökkenti a zajt azáltal, hogy csillapítja a légáramlást a szárny fölött, szétszórja a hangot, ezáltal a zsákmányállat nem hallja a madár érkezését " - fejtette ki a professzor.

A megoldás meglepő forrásból érkezik

A kutatók először a dudoros szárnyfelületet próbálták utánozni, hiszen a hanghullámok "széttördeléséhez", tehát a zajcsökkentéshez ez a legfontosabb. Egy ventilátorlapátot többféle anyaggal is bevontak, végül a menyasszonyi fátyolhoz hasonló, sűrű szövésű háló bizonyult legjobbnak.

A bagolyszárny kilépőélén a bolyhos tollszálak csökkentik a turbulenciátForrás: University of Cambridge

Ez ugyanis lyukacsos szerkezete dacára mérsékelte az alatta lévő szilárd anyag felületi egyenetlenségeit, és a keletkező zajt akár 30 decibellel csökkentette. A kutatók a fátyol mintázata alapján kikísérleteztek egy 3D nyomtatással, műanyagból készíthető hálót, és bevontak vele egy életnagyságú turbinalapátot.

A kísérleti bevonatot szélturbina lapátján tesztelikForrás: AFP/Janek Skarzynski

A szélcsatornás tesztelések után megállapították, hogy az új bevonat a lapát által keltett zajt 10 decibellel enyhítette, míg az eszköz aerodinamikai jellemzőit nem befolyásolta.

A levegőt nagy sebességgel hasító élek, mint például a kiengedett futómű, vagy a visszapillantó tükör keltette turbulencia fokozza a zajhatástForrás: Wikimedia Commons

"Mivel a hangot az él kelti, egy finom szövésű, légáteresztő burkolat hatására nem alakulnak ki a szárny mögött azok az örvények, melyek az élhang fő forrásai"-

nyilatkozta az Origónak Fiala Péter, a Budapesti Műszaki Egyetem Villamosmérnöki és Informatika karának adjunktusa,

az egyetem Akusztikai és Stúdiótechnikai Laboratóriumának munkatársa.

A légörvények nagyobb zajt keltenek, mint a motor

"Mind a nagysebességű vonatok, mind a repülőgépek esetén a domináns zajforrás már nem a motor- vagy a gördülési zaj, hanem a levegőt nagy sebességgel hasító élek, így például a visszapillantó tükör, az áramszedő, a kieresztett kerék körül kialakuló apró légörvények által keltett hang", tette hozzá Fiala Péter.

A zajnak csak egy része származik a motorból, a sugárhajtású gépek jellegzetes sivító hangját a hajtómű turbinalapátjain áramló levegő okozzaForrás: Wikimedia Commons

Természetesen rengeteg munkára van még szükség ahhoz, hogy a brit és részben amerikai kutatók által kifejlesztett bevonat széles körben felhasználható legyen. Különösen, hogy egy repülőgép szárnyán és turbinájában sokkal összetettebb feladat alkalmazni, mint egy szélturbina esetében.

A természettől még nagyon sokat tanulhatunkForrás: Wikimedia Commons

Ezért most élesben próbálják ki a bevonatot egy működő szélturbinán,

olvasható a Cambridge Egyetem beszámolójában. Amennyiben ugyanolyan zajkibocsátás mellett növelhető a rotor forgása, az azt jelenti, hogy egy átlagos nagyságú, néhány tucatnyi turbinából álló szélerőmű-farm több megawatt pluszenergiát állíthat elő.