By Еволюція вказує шлях до створення ідеальної форми крил. Для проектування механічних крил люди з давніх-давен черпають натхнення від пташиних крил – пише Рейчел Кровелл у журналі Scientific American.
Зараз група математиків піднесла таке біонаслідування на цілком новий рівень. За допомогою 3D-друку вчені отримали крила різних форм, які протестували у лабораторіях. Згодом зібрані у такий спосіб дані було впроваджено до алгоритму, що симулює еволюцію. Науковці виявили, що крила у формі сльози рухаються найшвидше як під час тріпотання в повітрі, так і під час плавання.
Леіф Рістроф, математик із New York University Courant Institute of Mathematical Sciences і головний автор досліджень, проінформував, що це перший випадок застосування таких пов’язаних між собою процесів для того, щоб винайти форму крила, яка була б оптимальною для швидкого льоту.
Рістроф пояснює, що крило у вигляді сльози є швидшим, ніж його конкуренти, завдяки особливим рисам такої форми, зокрема – помітній асиметрії між передом і задом: заокруглений, грубий перед і стрункий хвіст. Тонкий, мов бритва, край нагадує пташине крило, товщина якого зазвичай є такою ж, як і окремого пера. У праці, що її було опубліковано у січні в часописі Proceedings of the Royal Society A, науковці твердять, що крила птахів еволюціонували так, щоби досягти якнайменшої товщини.
Рістроф і його співробітники надрукували на 3D-принтері першу “генерацію” із 10 пластикових крил, які прикріпили до горизонтального прута з двигуном, що рухав їх у воді вгору і вниз. Учені виміряли швидкість плавання та зробили з цього висновок щодо швидкості польоту. Рістроф розповідає, що вони з колегами протестували різні форми крил, зокрема й такі, як у літаків, а також сплюснуті кулі і крила зі структурою горіха.
Науковці ввели дані про швидкість крила до еволюційного коду, який опрацював друге покоління з восьми “крил-дочок”. Форми швидших крил частіше передавалися наступним поколінням, але код дозволяв також виникати новим “мутаціям”, завдяки яким могли утворюватися і нові форми. До другого покоління додали також два найшвидші крила з першого. Потім учені повторили процес 3D-друкування і лабораторні тести із другим поколінням 10 крил. Загалом науковці створили 15 таких поколінь. Найшвидше крило – у формі сльози – виникло в 11 поколінні і збереглося в наступних. Покращення його форми, які в наступних поколіннях підказував код, були надто делікатними для того, щоб їх можна було врахувати при 3D-друці.
Джефрі Спеддінґ, авіа-інженер із University of Southern California, який не брав участі у дослідженнях, твердить, що ці експерименти є “надзвичайно цікавими”. Водночас він зауважує, що ідеальне крило нагадує “швидше рибну луску”, що зі свого боку призводить до того, що воно більше підходить для плавання і руху об’єктів уперед, аніж до злітання, як це відбувається при польотах літаків.
