En nyligen genomförd forskningsstudie utförd av City, University of Londons professor Christoph Bruecker och hans team har avslöjat hur mikrostrukturerade finler på ugglfjädrar möjliggör tyst flygning och kan visa vägen framåt för att minska flygbuller i framtiden.

Professor Bruecker är stadens Royal Academy of Engineering Research Chair i Nature-Inspired Sensing and Flow Control for Sustainable Transport och Sir Richard Olver BAE Systems Chair för Aeronautical Engineering.

Hans team har publicerat sina upptäckter i tidskriften Institute of Physics, Bioinspiration och biomimetik i ett papper med titeln 'Flow turning effect and laminar control by the 3-D curvature of front edge tandings from owl wing.'

Deras forskning beskriver deras översättning av detaljerade 3D-geometridata av typiska ugglfjäderexempel tillhandahållna av professor Hermann Wagner vid RWTH Aachen University (Tyskland) till en biomimetisk aerofoil för att studera den aerodynamiska effekten på de speciella filamenten vid fjädrarnas framkant .

Resultaten visar att dessa strukturer fungerar som uppsättningar av finletar som koherent vänder flödesriktningen nära den aerodynamiska väggen och håller flödet längre och med större stabilitet, undvika turbulens.

Stadens forskargrupp inspirerades av den komplexa 3D-geometrin hos förlängningarna längs framsidan av ugglans fjädrar – rekonstruerade av professor Wagner och hans team i tidigare studier med hjälp av högupplösta mikro-CT-skanningar.

Efter att ha överförts till en digital formmodell, flödessimuleringarna runt dessa strukturer (med hjälp av beräkningsvätskedynamik) indikerade tydligt den aerodynamiska funktionen av dessa förlängningar som finlets, som vänder flödesriktningen på ett sammanhängande sätt.

Denna effekt är känd för att stabilisera flödet över en svepande vinge, typiskt för ugglor medan de flaxar med vingarna och glider.

Med hjälp av flödesstudier i en vattentunnel, Professor Bruecker, bevisade också flödessvängningshypotesen i experiment med en förstorad finlet-modell.

Hans team blev förvånade över att istället för att producera virvlar, vingarna fungerar som tunna ledskenor på grund av sin speciella 3D-krökning. Den regelbundna uppsättningen av sådana finletter över vingspannet vänder därför flödesriktningen nära väggen på ett jämnt och sammanhängande sätt.

Teamet planerar att använda en teknisk realisering av ett sådant svepande flygplansmönster i en ekofri vindtunnel för ytterligare akustiska tester. Resultatet av denna forskning kommer att visa sig vara viktigt för framtida laminerad vingeutformning och har potential att minska flygbuller.