研究者は3Dプリントを使用して、フクロウの羽にヒントを得た超静音タービンブレードを開発

研究者は3Dプリントを使用して、フクロウの羽にヒントを得た超静音タービンブレードを開発
フクロウを知る人なら誰でも、フクロウがどんなに大きくても獲物に見つからないように静かに空を飛ぶことができることを知っています。この驚くべき能力は研究者たちにインスピレーションを与えました。アイオワ州立大学の研究者らは、3Dプリント技術を用いてフクロウの翼にヒントを得たプロペラブレードを開発した。これにより、飛行機や風力タービン、その他の機械をより静かに稼働させることができるようになるかもしれない。フクロウがこのような行動ができる主な理由は、翼の前端に小さな櫛状の構造があること、翼の後端に柔軟で多孔質の羽があること、そして羽に柔らかい綿毛の層があることの 3 つだと言われています。


研究者たちは、さまざまなフクロウの羽のサンプルを 3D スキャンし、シミュレーション ソフトウェアで使用できるデジタル 3D モデルに変換することで、これら 3 つの羽の特徴が空気の流れ、乱流、圧力にどのように影響し、ほぼ無音の動きを生み出すのかを解明しました。

しかし、これらの有機的な特徴は、伝統的に超硬合金で作られているタービンブレードでどのように再現できるのでしょうか?研究者たちは3Dプリントを思いついた。この技術を使用して、鋸歯状の前縁を持つ翼を作成し、従来の平らな前縁を持つ翼よりも大幅に騒音が少ないことを発見しました。この設計により、ブレード表面の後端の不安定な圧力も軽減されました。素材は大きく異なりますが、フクロウの翼の微妙な構造を再現することで、同様の効果が生まれます。


研究者らは、ブレードの後縁近くに小さく薄いフィンとキャノピーを3Dプリントする実験も行った。検証の目的で、バージニア工科大学の研究者が、シミュレーション ソフトウェアを使用してこれらの新しい設計をテストするよう招待されました。テスト結果によると、フクロウにヒントを得たこれらのデザインは、パフォーマンスを犠牲にすることなくノイズを低減します。これは風力タービンや航空機などの機器の設計に大きな影響を与え、騒音の放出を大幅に削減できる可能性があります。研究者たちは、3D プリントを使い続けて新しいデザインを迅速に繰り返していく予定です。

この研究は、国立科学財団からの5年間にわたる50万ドルの助成金と、アイオワ宇宙助成コンソーシアムからの10万ドルの助成金によって支援された。

出典: Tiangongshe 詳しい読み物:
GE、ハイブリッド積層造形によりタービンブレードの修理効率を向上
刃、動物、航空機

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