Светлана Сергеева 
Исследователи из американской Школы дизайна Вайцмана обнаружили, что крылья стрекозы могут помочь разработать более легкие, прочные и "экологичные" крылья самолетов. Опираясь на принципы биомимикрии (копирование эволюционных стратегий природы для решения своих проблем), доктор философии Масуд Акбарзаде и его студент Хао Чжэн исследовали, как на основе дизайна крыла насекомого разработать инновационное крыло Boeing 777.
Техническое вдохновение из природы
Как утверждает господин Акбарзаде, природа - великий учитель, который рассказывает нам, как оптимизировать системы. Насекомое стрекоза имеет крылья, которые эволюционировали в течение миллионов лет в невероятно легкую, эффективную и прочную структуру.
Заинтересовавшись формой и составом крыльев этого существа, исследователи обнаружили, что жилки дают крыльям прочность и гибкость. Благодаря этому стрекозы могут летать ловко и быстро. Также, как отмечает господин Акбарзаде, при пристальном рассмотрении узоров на крыльях насекомого оказалось, что оно содержит много выпуклых многоугольников.
Исследователь добавляет, что выпуклая сеть крыла очень похожа на эффективные сети, которые они разрабатывают с помощью метода графической статики и исследуют в лаборатории. Поэтому он с коллегами заинтересовался, можно ли использовать имеющиеся инструменты анализа на основе геометрии, чтобы проанализировать эти узоры и воспроизвести их при других условиях для других типов крыльев.
Эволюция насекомого вдохновляет на инновационные технические решения
Исследование базировалось на применении искусственного интеллекта. За основу для разработки внутренней структуры крыльев самолета был взят двумерный скелет крыла стрекозы.
Оказалось, что существует корреляция между толщиной соединенных составляющих компонентов или элементов и равновесием этой сети в плоскости. Проще говоря, это все равно, что взять сосудистую сеть стрекозы, потянуть ее со всех сторон и обнаружить, что общая структура идеально работает как растянутая сеть, по крайней мере на плоскости 2D.
По словам господина Акбарзаде, это было потрясающим открытием. Потому что крыло разработано для поведения сгибания, связанного с маховыми движениями, а не для сети только на натяжение или сжатие.
Исследователи изучали поведение конструкции крыла, имитируя его структурный рисунок. Как отмечает г-н Акбарзаде, в конце концов они показали, что этот подход может привести к более эффективным структурам крыльев против изгиба вне плоскости.
От крыла стрекозы до крыла Boeing
Команда исследователей использовала свои открытия в практических ситуациях. Ученые интегрировали собственные проекты, появлению которых поспособствовало вдохновение от стрекоз, в 2D экструдированный планер крыла Boeing 777 в масштабе 1:120. Команда наблюдала значительное повышение эффективности конструкции крыла.
Многочисленные испытания показывают, что модель, созданная по аналогу конструкции крыла бабки, улучшила жесткость вне плоскости до 25%. Этот результат указывает на возможность разработки более легких и эффективных вариаций крыльев самолетов.
Как отмечает издание Интересная инженерия, команда г-на Акбарзаде намерена глубже углубиться в 3D-конфигурацию крыла стрекозы, чтобы найти дополнительные дизайнерские идеи. Кроме того, исследователи ожидают улучшить свой алгоритм машинного обучения, повысив его возможности прогнозирования и точность репликации искусственного сооружения.
Фото: pixabay.com
