Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 90
Из этого краткого пересказа оригинала не видно, что именно представляет собой эта поверхность:
реальные размеры элементов;
глубина;
спектр пространственных частот;
результаты независимого воспроизведения.
Без этих данных фраза «хаотическая шероховатость уменьшает сопротивление» звучит слишком общей.
Потому что если взять обычную необработанную алюминиевую поверхность после фрезы или литья, она тоже хаотически шероховата, но обычно сопротивление только растёт.
В этом эксперименте использовались два типа DMR: выпуклый узор из стеклянных шариков диаметром от 38 до 53 микрометров и вогнутый узор, нанесённый пескоструйной обработкой. Высота покрытия DMR составляет всего 1% от толщины пограничного слоя и с гидродинамической точки зрения классифицируется как «гладкая поверхность».
Разрушители Мифов, сезон 7, 14-й эпизод 2009 года подтверждает это "открытие"))
Вы хоть статью читали?)
Этот принцип принципиально отличается от эффекта ямочек на мячах для гольфа. Ямочки снижают сопротивление давлению за счёт намеренного создания турбулентности в воздушном потоке и подавления отрыва в задней части. DMR, с другой стороны, задерживает переход, тем самым подавляя не сопротивление давлению, а само трение о стенку. Это противоположные механизмы.
Потихоньку подсматривают решения у Природы
Ещё бы, естественный отбор за миллиарды лет обкатал уже множество технологий.
Но даже он не всесилен, так как по своей природе ищет локальные экстремумы. Для реализации чего-то хорошего нужно не просто подсматривать, а разбираться как работает и сравнивать с теоретическими моделями, иногда подтягивая сами модели.
Справедливости ради, даже могучая земная жизнь без человеков умеет далеко не всё. Колёса, радиосвязь, космические аппараты, например.
человеки как бы тоже часть земной жизни, часть общей экосистемы.
В целях сравнения приходится иногда проводить границы :/ Я в целом к тому, что эволюция привела к появлению разума, который уже позволил систематизировать факты и преодолеть некоторые ограничения, которые без него преодолевать не получалось, по крайней мере у земной жизни.
Всё это несомненно "коллективное" достижение жизни как таковой, и, в принципе, от него вся жизнь может и выиграть, потому что если мы однажды таки поселимся на других планетах - наверняка завезём туда и своих соседей, потомков LUCA
земная жизнь без человеков умеет далеко не всё. Колёса,
А может жизнь умеет, но не использует. Почему природа не пользуется колёсами, не задумывались?
Перекати-поле. Очень похоже на колесо. Да что там колесо, природа даже электромоторами пользуется.
Электромоторы - это как раз основа основ! Ладно даже жгутики, на электродинамических процессах вся биология и химия держится. Но это всё в наномасштабах.
Под колесом я подразумевал, разумеется, не что угодно катящееся, а именно функциональный узел многоклеточного организма. Там сложность в том, что без перехода проекта на новую архитектуру очень сложно организовать доставку питательных веществ в ротор. И я даже не говорю что это не реально, просто похоже, именно с этим у чисто биологической эволюциии пока не срослось.
Мне вот интересно, Г-дь Б-г, который "сотворил человека по образу и подобию своему", - ввёл в обращение частицы стандартной модели уже после того как сотворил макрообъекты, или с самого начала.
Ну свет и тьму он сотворил с самого начала - так что частицы первыми, наверное …
Не, ну отделение тьмы от света - это всего лишь работа по снижению энтропии, физический механизм которой описал Максвелл, а сотворение тьмы вроде бы не документировано в священных книгах... Если там под тьмой подразумевалось не то, что мы называем физическим вакуумом (который с ненулевой энергией), то тогда ему большой респект, хотя, кажется, это нарушило бы закон сохранения энергии
В целом существует одно из определений живого организма, как упорядоченная структура, борющаяся с энтропией.
Да как бы ноборот - жизнь куда более высокоэнтропийная структура, чем неживое. Так что скорее наоборот: жизнь это способ энтропии существенно ускорить свой рост.
Э-э, дайте пожалуйста определение энтропии которым вы пользуетесь ? Если мы говорим о классическом термодинамическом понимании - то высокая энтропия соответствует "естественному" или "случайному" распределению элементов системы. И живая система соответствует очень низкому уровню энтропии - и ее естественное термодинамическое движение - это умереть и распасться. Но пока солнышко поставляет нам на планету энергию (лучи света) с низкой энтропией (высокой частотой), а мы излучаем обратно в космос то же количество энергии но с более высокой энтропией (низкая частота, ИК-диапазон) - живые существа начиная с растений адсорбируют эту разницу в энтропии и используют для того, чтобы поддерживать себя в живом (аномальном с точки зрения теории вероятности) состоянии.
вы рассматриваете живое существо отдельно от среды обитания.
если животинки нет - энтропия системы растёт медленнее, чем с животинкой. это уже где-то считали, и доказывали. а в планетарном масштабе - х.з. может, и не удастся заметить разницу. или её нет )
Если мы говорим о классическом термодинамическом понимании - то высокая энтропия соответствует “естественному” или “случайному” распределению элементов системы
???
“Классическое термодинамическом понимание” - это делта кью делитть на тэ. Приращение внутренней энергии отнесённое к температуре при которой оно происходит.
Ваша попытка определения энтропии через вероятности (распределение - это о вероятностях) - это информационное определение. И оно не правильное.
Правильное информационное определение энтропии (одно из) - это минимальное количество информации которым можно описать систему (матожидание логарифма распределения). Чем система сложнее, тем у неё больше энтропии. Живые системы устроенны значительно сложнее неживых - потому их энтропия выше. Потому жизнь и стремится превратится в нежизнь: она “перетекает” от более энтропийной системы в менее энтропийную. Всё как положенно.
И это, кстати, один из аргументов в пользу закономерности появления жизни, как только для неё возникают условия - энтропия должна возрастать!
Если мы говорим о классическом термодинамическом понимании - то высокая энтропия соответствует "естественному" или "случайному" распределению элементов системы.
И тут в чат заходит гравитация и говорит "подержите моё пиво" ;)
Но пока солнышко поставляет нам на планету энергию (лучи света) с низкой энтропией (высокой частотой)...
Ну объяснение классическое, которое в итоге приходит к классическому же тупику - аномалии низкоэнтропийного старта Вселенной...
Вообще вопрос про определение энтропии действительно тут ключевой, но смотреть уже надо метафизически... Например, у числа Пи энтропийная сложность максимальная или минимальная? Ответ зависит от того, в рамках какой концепции вы рассуждаете - Шэннона или Колмогорова ;)
Кажется было так:
в первый день он создал небо, землю и свет, и отделил свет от тьмы;
Дальше не буд цитировать, если интересно посмотри самостоятельно. Я сам немного удивился, перечитав.
Т.е. тьму он не создавал, как и воду, над которой носился дух...ну... Там ещё бездна была, которую он тоже не делал.
Тьма это отсутствие света. Так же как и холод - это отсутствие тепла.
Кажется, если нас создали по образу и подобию его, то и его кто-то так же создал.....но все, молчу. "Сюда идут, сейчас кого-то будут уиать." ;-) а это уже из мультика.
del
Если у него четырёхмерное зрение и он может увидеть пространство-время целиком, то достаточно играться с начальными условиями и тут же видеть результаты :)
Ну по всей видимости потому, что ни одна мутация (а эволюция - не что иное как последовательная цепь мутаций с последующим вымиранием видов, у которых мутация была "неудачной") не сможет привести к образованию колеса в том виде, в каком оно пригодно для использования (ось, ступица, подшипник, само колесо). А взятые по отдельности эти элементы вряд ли послужат конкурентноспособности вида.
Если совсем просто: нечем подейтсвовать на существующие в природе ДНК, чтобы вдруг вместо обычной лабораторной крысы в помете появился крысёныш с колёсиками вместо ног. А крысенок с осями вместо оных будет очень быстро "оприходован" сотоварищи и потомства с осями, на которых появятся подшипники уже не принесет :)
Потому что колеса эффективны только на относительно ровной плоскости, а естесственный отбор, как правило, оставляет только более-менее универсальные варианты. Узко специализированные организмы периодически появлялись, но потом в большинстве случаев вымирали.
так как по своей природе ищет локальные экстремумы
он не ищет а просто в них попадает, и уже не может выбратся, используя только мелко-вариативные изменения
Справедливости ради, даже могучая земная жизнь без человеков умеет далеко не всё. Колёса, радиосвязь, космические аппараты, например.
А оно ей надо? Человечество - это вирус, который уничтожает все, к чему прикасается. Экология, Растения Птицы Животные, друг друга...
уничтожает все, к чему прикасается. Экология, Растения Птицы Животные, друг друга...
Цианобактерии 2-3 млрд лет назад уничтожили существовавшую на тот момент среду, что повлекло за собой гибель огромного количества анаэробных организмов и сообществ.
Появление роющих животных и первых хищников привело к уничтожению имевшейся среды обитания и закату эдикарской биоты.
Эволюция растений и появление у них мощных корней в Девоне привели к ускорению эрозии почв, изменению характеру стока, который попадал в океан, и в итоге к аноксии и вымиранию.
Чуть позже те же растения захоронили столько углерода из атмосферы, что это привело к существенном изменению ее состава и позднепалеозойской ледниковой эре.
Вирус, рак, и другие подобные штуки - это проявления жизни и есть. Просто прикиньте, даже наши(и ладно бы грешные мы, но злокачественные образования бывают даже и у растений) собственные клетки норовят выйти из-под контроля и научиться жить самостоятельно (некоторым это даже почти удаётся!)
Нельзя сделать яичницу, не разбив яйца, невозможно жить, не уничтожая того, к чему прикасаешься. Даже если ты - не человек разумный, а просто белок. Причем, похоже, вся эта штука (с информационными технологиями, появляющимися за счёт копирующихся агентов) очень фундаментальная и даже не связана с законами физики Вселенной. Либо вечный покой, либо Величайшее Шоу на Земле.
Ну ё-моё... Если бы во всем диапазоне снизили сопротивление на 43% - это была бы революция! На самом деле - речь идет об очень узкой области переходных процессов. Никто не делает самолет который будет летать в переходных режимах обтекания. А экономию 43% на режиме который возникает десяток секунд за полет - никто никогда не заметит...
Ну Москва тоже не сразу строилась.
Мужики проверили гипотезу и сказали, смотрите прикол какой нашли. Написано же что дальше будут проводить работы по диапазонам скоростей)
"но срочно дайте деняк" — заключили они
:)
Да, но подитог статьи, касательно уменьшению СО следа и всё такое прочее, наводит на мысли о другом, что это что-то "другое".
Статья показалась мне немного скомканной, скорее всего это издержки формата издания. Надо было насторожиться уже на этапе кликбейта в заголовке.
Ссылки на небольшую выдержку с офф.сайта басф и описание исследования на японском это здорово, надеюсь нам перевели корректно.
Я верю, что ученые реанимировали исследование 1989 года в силу того, что способы к математическому моделированию в настоящем кардинально изменились, а не для того, чтобы срубить немножко бабулек.
Зато как сочно звучит для инвесторов) Дайте нам еще пару миллионов гранта, и мы героически растянем эти десять секунд до одиннадцати!
Никто не делает самолет который будет летать в переходных режимах обтекания.
Ну не то чтобы совсем никто - Airbus Zephyr, например. Там это может потенциально дать заметный прогресс. Но да, это довольно узкая ниша.
А история про мячики для гольфа не из этой серии? Или я не совсем понял суть идеи?
Мячики для гольфа - это более крупные неровности, т.е. скорее про форму - гладкая поверхность, имеющая определенную форму. А тут - если сам мячик сделать чуть-чуть шершавым.
Этот принцип принципиально отличается от эффекта ямочек на мячах для гольфа. Ямочки снижают сопротивление давлению за счёт намеренного создания турбулентности в воздушном потоке и подавления отрыва в задней части. DMR, с другой стороны, задерживает переход, тем самым подавляя не сопротивление давлению, а само трение о стенку. Это противоположные механизмы.
Я тоже вспомнил про мячики для гольфа, но авторы статьи позаботились о нас
Спид-инфо, не? Это wired, который громко себя называет научно-популярный журнал. мерзота.
М-м-м... Мне одному кажется, что грязь и обледенение должны нивелировать такие бороздки и шероховатости?!
Не кажется, Celera уже обещала революцию в авиаперевозках за счёт предельно гладкой поверхности и минимизации турбулентности. Но чуда не случилось и стройная теория разбилась об реальность.
А на около- и сверхзвуковых скоростях не сдувает вот это всё?
А что, Phantom 3500, как полноценное развитие идей Celera, уже не в счёт? Или Вы считали, что в такой заполитизированной и засертифицированной отрасли, как авиация, всё должно было за пару лет в прод задеплоиться? Вон, посмотрите, те же сверхзвуковые камбеки весьма неспешно продвигаются.
Давайте его сначала в воздух поднимут и хотя бы частично подтвердят фантастические характеристики.
Камбеки сверхзвука - ровно та же история. Boom Overture успешно продаёт воздух и кормит инвесторов обещаниями, не имея на руках ни готового лайнера, ни двигателей под него. Локхид неизвестно ли вообще возьмётся за эту тему или нет в перспективе.
Если для того, чтобы это работало нужны бороздки в 0.1мм, то даже просто пыль или дождь всё обнуляют. Так что смысл такой затеи пока непонятен
Может, для военных сойдет? У них много одноразовой техники и бесконечный бюджет. Там можно, в теории, прямо в защитной пленке хранить, и снимать ее за минуту до запуска
Для военных экономика тоже важна. Вон - с F-22 у них нечто подобное получилось: почти одноразовое поглощаюшее покрытие и это считается очень большим недостатком и ограничением. “20 вылетов в сутки”, как пел Высотский, с такими технологиями не сделаешь.
Под одноразовой техникой я имею в виду действительно одноразовую технику - ракеты, дроны, умные снаряды
Военные за каждую копейку давятся не меньше гражданских, если речь идет о массовом производстве. Наносить хитрую пескоструйку на дешевый дрон-камикадзе никто не будет
дешевый дрон-камикадзе
ну... разные есть понятия дешевизны
AeroVironment’s Switchblade loitering munitions (kamikaze drones) vary significantly in price depending on the model and the scale of the procurement contract. The compact Switchblade 300 costs between $6,000 and $80,000 per round, while the heavy-armor targeting Switchblade 600 costs between $100,000 and $170,000 per round
а если эта хрень, например, добавит те самые 5% до порога дальности, требуемого тендером, то почему бы и нет? Тем более, что военные принципиально не любят мыслить логически, и, если, скажем, в тендере написано, что дальность Х при весе Y и полезной нагрузке Z, то дрон с X*0.95, Y*1.01 и Z*0.99 не будет рассмотрен, даже, будучи 50% в стоимости 1 штуки
Чем дольше воздух остаётся в состоянии ламинарного течения с низким трением, тем меньше становится сопротивление воздуха
Хм. Я всегда представлял это наоборот. Т.е. при ламинарном течении, трение воздуха о крыло наоборот выше, а когда появляется тот самый турбулентный слой, он работает как смазка и трение снижается.
Но нюанс в том, что поддержание турбулентного слоя требует затрат энергии, и эта энергия берется из кинетической энергии движения, т.е. вносит свой вклад в общее аэродинамическое сопротивление судна.
Если рассуждать таким образом, то задача исследователей найти такую шероховатость, чтобы турбулентный (переходной) слой был максимально тонким и поддерживался с минимальными затратами энергии. Кажется можно натренировать нейронку, на некотором наборе экспериментальных данных, а потом попросить найти оптимальную шероховатость.
Интересен также вопрос, как зависят параметры шероховатости от площади крыла (100 кв м для настоящего самолета, против 100 кв см лабораторной модели), а так же от угла атаки нпример.
Завихрители. Не слыхали?
Вроде 100 лет назад еще когда авиация перешла на металл и заклепки заметили что выступающие головки иногда улучшают аэродинамику.
Мяч для гольфа негладкий и летит дальше чем гладкий - это из-за другого закона?
Это другое: вот обсуждение.
Да никто ничего не опровергал, скорее всего... Попытки совершенствовать аэродинамику идут непрерывно, в рамках всяких разных работ в данном случае искали, скорее, оптимальные параметры шероховатости поверхности, с использованием современных матмоделей и возможностей оборудования. Нашли, опубликовали. А журналисты, которым нужен кликбейт тут же написали, что "опровергнуты" какие-то "базовые законы чего-то там"... Сама по себе новость способна заинтересовать только узких специалистов, но когда что-нибудь "опровергается" тут сразу возбуждаются домохозяйки и офисный планктон, да...
Они не опровергали, просто заголовок ликбейтный.
Статья опубликована в JFM: https://doi.org/10.1017/jfm.2026.11520
Абстракт вполне нормально описывает суть работы:
This study experimentally investigates the aerodynamic drag reduction capabilities of distributed micro-roughness (DMR) coatings on a streamlined model.
revious direct numerical simulations indicated that DMR can mitigate turbulent-energy growth by suppressing Tollmien–Schlichting waves and influencing the breakdown of streamwise vortices. The present work provides the first experimental validation of these effects using an interference-free MSBS, which is essential for accurate measurement in the laminar and transitional regimes.
Direct aerodynamic drag measurements using the MSBS revealed a substantial reduction of up to 43.6 % within the transitional flow regime.
Crucially, integrated analysis using wall- resolved large eddy simulations (LES) and dynamic oil-flow visualisation confirmed that this benefit does not mainly originate from the suppression of flow separation.
In summary, this study conclusively demonstrates that optimised DMR can effectively achieve significant drag reduction on a streamlined body. The evidence confirms that the benefit is not driven by separation suppression but is ascribed to the modification of the boundary layer state and the resulting change in the skin friction coefficient (C f ). These findings challenge conventional wisdom regarding the sole role of roughness as a transition promoter and highlight the importance of surface geometry optimisation for passive flow control.
Обычная конвертация скучного научного препринта в трафик. Напишешь правду про локальную оптимизацию пограничного слоя - ни один нормис не кликнет
Йоханом Никуласе это хорошо известный всем, изучавшим гидродинамику Никурадзе.
Не вы первый, не вы последний, но для Sharkskin в рамках данной статьи более адекватный перевод не акулья кожа, а акулья шкура.
Гребни (и броздки) не на самой коже, а на чешуе.
Обойден вниманием самый эффективный способ снижения турбулентности - отсос или сдув приповерхностного слоя.
Обойден вниманием самый эффективный способ снижения турбулентности - отсос или сдув приповерхностного слоя.
Эти методы в воде работают на высоких скоростях. Торпеды там всякие. Для воздуха не подойдет.
Подойдёт и работает. Системы с отсосом и сдувом были модны в 50-х - 60-х, но себя не оправдали. Сложность и лишняя масса не окупали аэродинамический выигрыш.
То ж экспериментальные были технологии. И не подошли ясное дело.
А я вот где-то читал, чуть ли не в изданиях 80х, была такая технология у самолетов - при взлете у них крыло имеет один аэродинамический профиль, а затем форсунки на кромке крыла распыляли жидкость, которая намерзала на крыло и меняла его профиль в сторону сверхзвука (более плоский). Потом крыло переходило на сверхзвук, и эта как бы ледяная оболочка не только меняла аэродинамику но и неплохо так отводила тепло испарением. Вроде как концепт.
пойдет . но его используют для присоединения потока при больших положительных углах атаки, или больших отклонениях закрылков, а не для прямого уменьшения трения.
на режимах укороченного взлета даёт эффект . это мой диплом
Долгое время считалось, что чем более гладкая поверхность, тем меньше её аэродинамическое сопротивление. Оказалось, что это не всегда так.
казалось бы мячи для гольфа уже более сотни лет имеют неровную поверхность и полсотни лет минимум это проходило тесты на аэродинамической трубе.
Дык вроде в гидродинамике это давно известно)) И на основе этого давно уже разрабатываются покрытия (в том числе и для самолётов).
"...на результатах исследования 1940 года, проведённого японским учёным Ичиро Тани... Однако в 1989 году Тани переосмыслил...".
Ни фига себе интеллектуальное долголетие у этого парня!
Слишком громкий заголовок, за которым прячется узкоспециализированный эксперимент в тепличных условиях) До реального продакшена на боингах этой технологии еще лет двадцать
Турбулентность - следствие желания получить аэродинамическое качество. Сделайте поверхности плоскими и параллельными набегающему потоку и у вас практически не будет возникать отрыва потока.
а пассажиров перевозить лёжа?
Двумерных пассажиров (абсолютно плоских), чтобы в плоский фюзеляж влезали? ;)
Конечно нет.
Просто хотел напомнить, что аэродинамика самолетов - это не только покрытие. Есть куча других факторов, о которых нужно думать.
Это на трех Махах корпус греется так, что снижение трения - очень важная проблема. А на малых скоростях - множество и других интересных проблем.
Если стоимость билетов снизится в разы, то, уверен, найдётся достаточное количество пассажиров, готовых заползать в плоский самолёт на коленях. Тем более что в масштабах современного лайнера, размером с 9-этажку, толщина 3...5 метров - это фактически плоская поверхность.
Если стоимость билетов снизится в разы, то, уверен, найдётся достаточное количество пассажиров, готовых заползать в плоский самолёт на коленях.
Лондон-Краков, например, стоит от 20 евро, Лондон-Афины - от 25. Не думаю, что много будет желающих сэкономить 10 (или даже 20) евро, но заползать и лететь на коленях два-четыре часа ради этого... Да и лететь 7 часов на коленях, чтобы сэкономить по сраврению с каким-нибудь Norse сотку евро на перелете в NY? Сомнительно.
Не говоря уже о том, что доля стоимости топлива в цене билета не такая, чтоб за счет нее можно было снизить стоимость билетов в разы.
современного лайнера, размером с 9-этажку
Полная высота от земли до кончика хвоста у A350/A330/787/777 около 17-18 метров, высота фюзеляжа - 6-7 метров.
У меня одного диссонанс - что с одной стороны потребовалась сложная магнитная подвеска тестируемого объекта, чтобы эффективность метода можно было оценить, а с другой в статье написано о значительном влиянии на экономичность и углеродный след. Спору нет - копейка рубль бережёт, но если для рассмотрения результат процесса нужен микроскоп, едва ли выхлоп с процесса будет десятками тонн.
Дальше динамическое изменение шероховатости поверхности в зависимости от скорости, плотности набегающего потока, управляемое компьютером.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Опровергнут один из основополагающих принципов авиационной инженерии