Iowa State Araştırmacıları Ultra Sessiz Türbin Kanadı Geliştirdi

Iowa State Universitesi’nden araştırmacılar, 3D baskı teknolojisini kullanarak ve baykuş kanatlarından ilham alarak, pervane kanadı geliştirdiler. İnovatif tasarım daha sessiz uçaklar, rüzgar türbinleri ve diğer makinelerin üretilmesine yardımcı olacak.

Baykuşları çok sık olarak görmememizin bazı sebepleri var. Onlar gecenin canlılarından biri ve bundan dolayı gündüz görmek çok mümkün olmuyor. Aynı zamanda gece karanlığında da onları fark etmek çok kolay değil.

Ancak onlar inanılmaz bir şekilde sessizler. Bazen aksi de olsa baykuşlar, boyutlarına göre şaşırtıcı derecede sessiz bir şekilde uçabiliyorlar. Bunun anlamı da, eğer bir baykuş çevrenizde uçarsa bunu farketmeyeceğinizdir.

Bu etkileyici sessizlik Iowa State’ten Anupam Sharma ve ekibinin dikkatini çekti ve bu gece kuşunu daha yakından incelemeleri gerektiğini fark ettiler.

Walter W. Wilson Fakültesi uzay mühendisliğinde yardımcı profesör olan Sharma, bu konuda şunları söyledi: ”Baykuş uçarken neredeyse hiç ses çıkarmıyor. Baykuşlar sadece süzülme sırasında değil, aynı zamanda kanat çırparken de sessizler.”

Sharma’ya göre baykuşların sessiz olarak uçabilmesinin üç ana nedeni var: ince ve tarafk benzeri bir yapıya sahip kanatın ön kısmı, kanatın arka kısmındaki bükülebilir ve gözenekli tüyler, ve kuşun uçuş tüylerinin yapısı.

Bir aero akustik uzmanı olan Sharma için, hayvanların mekaniğini araştırmak işinin bir parçası. Ancak etkileyici derecede sessiz uçabilen baykuşu incelemek, yardımcı profesör için incelenmesi gereken bir konu olmuş.

Sharma bunu çok farklı baykuş numunlerini 3D tarayıcı kullanarak ve bu bilgileri bilgisayar yazılımı ile 3 boyutlu modele çevirerek yapmış. Bu sayede Sharma, baykuşların sessizliğini ortaya çıkarmak için kanatlarındaki hava akışını, türbülansı ve basıncı test etme şansı bulmuş.

Bu simulasyonlar oldukça yüksek derecede gelişmiş seviyede. Sharma bunun için Lemont’taki Argonne National Laboratory’de bulunan süper bilgisayarları kullanmış. Bu bilgisayarlar üzerinde 16.000’den fazla işlemci bulunuyor.

Bu simulasyonlar ile yardımcı profesör bazı önemli şeyler bulmuş. Bunlar arasında sadece bu kuşun anatomisi değil, aynı zamanda gerçek dünya makine mühendisliğinde kullanılabilecek bilgilere erişmiş.

Birincisi, simülasyonlar gösteriyor ki baykuş kanatları esasen kanadın ön var arka kısımlarındaki kararsız basınçları düşürüyor. Baykuşa benzer kanat tasarımları aynı zamanda gürültüyü 5 desibele kadar düşürürken, aerodinamik üzerinde hiç bi olumsuz etkisi de bulunmuyor.

Peki bu şekilde yumuşak kanat ve tüylerin aynısını sert metallerden yapılmış türbin kanatlarına uygulamak nasıl mümkün olacak?

Sharma ve meslektaşlarının bu konuda birkaç fikri var.

3D baskı ile üretilmiş kanat kesitlerinde tırtıklı bir yapıya yer verilerek, baykuş kanadına benzer bir yapının yakalanması hedeflenmiş. Iowa State araştırmacılarının bulgularına göre bu yapı, normal ve düz bir yapıya sahip kanat kesitlerine göre çok daha az gürültü ve kararsız basınca sahip. Bu sayede üretim materyali değişse dahi, bu ince yapının yakalanması sayesinde baykuş kanadına benzer sonuçlar yakalanabilir.

Araştırmacılar aynı zamanda 3D baskı ile kanadın arka kenarında daha küçük, ince finletler ve saçaklar ürettiler.

Iowa State araştırmacıları, yaptıkları deneyleri onaylamak için Virginia Tech’ten araştırmacıları davet edip, kendi simülasyon yazılımlarında yaptıklarını test etmelerini istediler. Heyecan verici bir şekilde Virginia Tech ekibi de baykuşlardan esinlenen bu tasarımın, performanstan ödün vermeden gürültüyü azalttığını belirledi.

Sharma bu konuda ”bu araştırma ile ortaya çıkmış olan veriler, daha sessiz hava araçları, milli savunma, ticaret ve taşımacılık gibi alanlarda kullanılabilir” dedi.

Diğerleri de aynı fikirde: National Science Foundation, Sharma’nın araştırmaları 500.000 $’lık ödül verirken, Iowa Space Grant Consortium’u da 100.000 $ ödüle layık gördü.