Світлана Сергеєва 
Дослідники з американської Школи дизайну Вайцмана виявили, що крила бабки можуть допомогти розробити легші, міцніші та «екологічніші» крила літаків. Спираючись на принципи біомімікрії (копіювання еволюційних стратегій природи для розв’язання своїх проблем), доктор філософії Масуд Акбарзаде та його студент Хао Чжен досліджували, як на основі дизайну крила комахи розробити інноваційне крило Boeing 777.
Технічне натхнення із природи
Як стверджує пан Акбарзаде, природа – великий вчитель, який розповідає нам, як оптимізувати системи. Комаха бабка має крила, які еволюціонували протягом мільйонів років у неймовірно легку, ефективну та міцну структуру.
Зацікавившись формою та складом крил цієї істоти, дослідники виявили, що жилки дають крилам міцність і гнучкість. Завдяки цьому бабки можуть літати спритно та швидко. Також, як зазначає пан Акбарзаде, при пильному розгляді візерунків на крилах комахи виявилося, що воно містить багато опуклих багатокутників.
Дослідник додає, що опукла мережа крила дуже схожа на ефективні мережі, які вони розробляють за допомогою методу графічної статики та досліджують в лабораторії. Тому він з колегами зацікавився, чи можна використати наявні інструменти аналізу на основі геометрії, щоб проаналізувати ці візерунки та відтворити їх за інших умов для інших типів крил.
Еволюція комахи надихає на інноваційні технічні рішення
Дослідження базувалося на застосування штучного інтелекту. За основу для розробки внутрішньої структури крил літака було взято двовимірний скелет крила бабки.
Виявилося, що існує кореляція між товщиною з’єднаних складових компонентів або елементів і рівновагою цієї мережі в площині. Простіше кажучи, це все одно, що взяти судинну мережу бабки, потягнути її з усіх боків та виявити, що загальна структура ідеально працює як розтягнута мережа, принаймні на площині 2D.
За словами пана Акбарзаде, це було приголомшливим відкриттям. Тому що крило розроблено для поведінки згинання, пов’язаної з маховими рухами, а не для мережі лише на натяг чи стиснення.
Дослідники вивчали поведінку конструкції крила, імітуючи його структурний малюнок. Як зазначає пан Акбарзаде, зрештою вони показали, що цей підхід може призвести до більш ефективних структур крил проти вигину поза площиною.
Від крила бабки до крила Boeing
Команда дослідників використала свої відкриття у практичних ситуаціях. Науковці інтегрували власні проєкти, появі яких посприяло натхнення від бабок, у 2D екструдований планер крила Boeing 777 у масштабі 1:120. Команда спостерігала значне підвищення ефективності конструкції крила.
Численні випробування свідчать, що модель, створена за аналогом конструкції крила бабки, покращила жорсткість поза площиною до 25%. Цей результат вказує на можливість розробки легших та ефективніших варіацій крил літаків.
Як зазначає видання Interestingengineering, команда пана Акбарзаде має намір глибше заглибитися в 3D-конфігурацію крила бабки, щоб знайти додаткові дизайнерські ідеї. Крім того, дослідники очікують покращити свій алгоритм машинного навчання, підвищивши його можливості прогнозування та точність реплікації штучної споруди.
Фото: pixabay.com
