Trong một
nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu đã quay sang vảy cá mập trong một nỗ lực
nhằm cải thiệt hiệu năng khí động học của máy bay, drone và tuabin gió (Ảnh:
James Weaver/Đại học Havard)
Da cá mập được phủ đầy răng nhỏ - hàng ngàn
chiếc vảy nhỏ có hình dạng và kích thước khác nhau cho từng phần của cơ thể
khác nhau. Cá mập sử dụng hình dạng của cơ thể để tăng lực nâng và giảm lực cản
khi chúng bơi trong nước và máy bay cũng làm điều tương tự để di chuyển trong
không khí, khiến loài cá này lý tưởng để nghiên cứu cánh máy bay – mặt cắt khí
động học của cánh máy bay.
“Chúng ta biết nhiều về cấu trúc của răng nhỏ –
vốn rất tương tự với răng người – nhưng chức năng của nò vẫn còn gây tranh cãi”,
đồng tác giả dẫn đầu nghiên cứu George Lauder cho biết.
Hầu hết các nghiên cứu về vảy cá mập đến
này chỉ xem xét cách chúng ảnh hưởng đến lực cản nhưng Launder và nhóm của
ông lại tập trung vào lực nâng.
Cụ thể, các nhà nghiên cứu đã tìm hiểu
shortfin mako, loài cá mập nhanh nhất đại dương, bằng cách sử dụng ảnh quét
micro-CT về hình dạng của răng nhỏ, vốn có 3 gờ nổi, để mô hình hóa và in 3D
chúng. Họ đã in các hình dạng đó lên một cánh máy bay, thử nghiệm nó bên trong
bể nước chảy sử dụng 20 kiểu bố trí khác nhau về kích cỡ răng nhỏ, hàng và
vị trí của hàng. Họ phát hiện ra rằng bằng cách đóng vai trò là máy tạo dòng
xoáy nhẹ tạo công suất lớn, răng nhỏ trên cánh máy bay làm tăng lực nâng
đáng kể.
“Các máy tạo dòng xoáy lấy cảm hứng từ cá mập
này đạt được mức cải thiện tỉ số lực nâng so với lực cản đến 323% so với cánh
không có máy phát dòng xoáy. Với các thiết kế chứng minh ý tưởng này, chúng tôi
đã chứng minh được rằng các máy phát dòng xoáy lấy cảm hứng sinh học đó có tiềm
năng vượt trội hơn các thiết kế truyền thống”, đồng tác giả August Domel cho
biết.
“Kết quả mở ra những hướng đi mới cho các thiết
kế khí động học lấy cảm hứng từ sinh học cải tiến”, đồng tác giả nghiên cứu
Katia Bertoldi cho biết.
LH (New Atlas)