BRATISLAVA. Inžinieri navrhli pomocou superpočítača nové krídlo pre lietadlá, ktoré sa anatomicky podobá na krídla vtákov.
Po samojazdiacich autách prídu lietadlá bez pilotov Čítajte Dizajn namiesto klasickej konštrukcie s podperami, ktoré by sa tiahli pozdĺž a krížom cez krídlo so spevnenou a vrchnou a spodnou vrstvou, využíva ohnuté podporné časti podobné kostiam operencov.
Kostra navrhovaného krídla je podľa inžinierov organickejšia, pričom sa podobá na kostru vtákov.
Okopírovali prírodu
V štúdii, ktorú zverejnil magazín Nature, inžinieri upozorňujú, že podobnosť s ríšou zvierat nie je náhodná. Kosť vtákov sa prispôsobuje tlaku, ktorému počas letu čelia.
Výsledný návrh, ktorý pripravil superpočítač, vychádza z podobného evolučného princípu, keď sa telo prispôsobuje prostrediu.
Nábežná hrana nového krídla, ktorá sa stretáva so vzduchom, má zvláštne diagonálne a ohnuté časti, ktoré zároveň slúžia aj ako opora.
Odtoková hrana na opačnej strane krídla má zas ohnuté časti, ktoré sa ponášajú na kosti vo vtáčích krídlach.
Návrh nového krídla pre lietadlá. (zdroj: Nature)Radikálne odlišné krídlo
Výsledkom bolo iné krídlo, než aké poznáme.
Návrh novej konštrukcie je ľahší o dve až päť percent v porovnaní so súčasnou konštrukciou - pričom hmotnosť nie je na úkor odolnosti voči deformáciám.
“Konštrukcia sa každým dizajnovým cyklom vyvíjala. Celý proces sa veľmi podobá evolúcii v prírode.
„
Inžinieri tvrdia, že nižšia hmotnosť krídel by pritom mohla lietadlám každoročne ušetriť až 200 ton leteckého paliva.
Výsledný návrh pritom vývojári dosiahli vďaka takzvanej topologickej optimalizácii. Jej cieľom je rozložiť materiál v navrhovanom priestore tak, aby bol výsledok čo najefektívnejší - funguje tak aj príroda, proces sa totiž ponáša na rast kostí v telách živočíchov.
Doterajšie pokusy však narážali na hranice našej techniky. V prípade lietadiel sa obmedzovali len na jednotlivé malé časti krídel.
Inžinieri však použili superpočítač Curie vo Francúzsku a dúfali, že jeho výpočtová sila bude stačiť.
Stovky pokusov za päť dní
Vymodelovali v programe celé, 27-metrové krídlo lietadla Boeing 777, ktoré rozdelili na milióny malých kúskov.
Následne program simuloval sily, ktoré počas letu pôsobia na každý kúsok krídla, a zároveň rozmiestňoval materiál po celom obryse konštrukcie.
Vedci po rokoch pochopili, ako je možné, že včely vedia lietať Čítajte Softvér celý proces opakoval niekoľko stokrát počas piatich dní. Zakaždým buď pridával, alebo odoberal materiál - až kým nedospel k optimálnemu návrhu podľa záťaže, ktorá na krídlo pôsobila.
"Konštrukcia sa každým dizajnovým cyklom vyvíjala. Celý proces sa veľmi podobá evolúcii v prírode," zdôraznil podľa magazínu Nature Niels Aage, inžinier Dánskej technickej univerzity.
Otázkou teraz je, kedy sa takéto krídla dostanú do vzduchu. Problémom je paradoxne ich komplexnosť a zložitosť pre súčasné spôsoby výroby.
Princíp by však mohol pomôcť napríklad pri navrhovaní budov, ktoré budú lepšie odolávať zemetraseniam.
DOI: 10.1038/nature.2017.22759
