Domanda:
Il principio del volo silenzioso dei gufi potrebbe essere utilizzato per velivoli stealth?
Pratham Shah
2019-10-14 21:44:26 UTC
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Mi chiedevo quale fosse la capacità dei gufi di volare così silenziosamente. È perché sbattono delicatamente, sbattono meno spesso o la loro struttura è responsabile? Pensavo che il loro principio di stalking potesse essere applicato agli aerei invisibili. È possibile?

Non avere motori a reazione aiuta.
Risposta breve: "essendo gufi non aeroplani"
Gli aeroplani di carta sono piuttosto silenziosi, ma di nuovo questa è la cosa "senza motori". Anche alianti e paracadute sono piuttosto silenziosi.
Non sono d'accordo nel porre questa domanda fuori tema. Gli uccelli sono i maestri aviatori su questo pianeta, quindi avrebbe senso includere l'OP solo nell'aviazione SE.
La domanda riguarda l'aviazione: il design degli aerei è in tema qui. Può essere un po 'ampio ma è decisamente rispondibile. Votato per riaprire.
O possiamo mettere sensori sui gufi e inviarli in missione? ...
La furtività non ha quasi nulla a che fare con il "silenzio" e riguarda l'essere invisibili ai radar. Quando un gufo impara a eludere il radar, fammelo sapere.
@Dave Ho sentito da qualche parte che i piccioni venivano usati per scopi militari (come la comunicazione). Perché non usare anche altri uccelli?
@ManuH Hanno provato con [pipistrelli messicani] (https://en.wikipedia.org/wiki/Bat_bomb). Non è andata bene.
Indipendentemente da quanto poco svolazzi un gufo, sbatterà più spesso di un aereo stealth.
Sai, nei film d'azione di fantascienza, davvero "furtivo!" elicotteri di solito significa elicotteri "silenziosi".
@Fattie Ah, buona vecchia "modalità sussurro"!
@mast ok avrei dovuto scrivere "animale volante" (i pipistrelli non sono uccelli)
Solo se quegli aerei invisibili fossero stati coperti di piume, sbattessero le ali e volassero a non più di 30 miglia all'ora.
Cinque risposte:
quiet flyer
2019-10-14 22:21:00 UTC
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Le loro penne delle ali principali hanno una struttura insolita che incorpora un bordo d'attacco frangiato, simile a un pettine, che riduce il rumore del vento. Le penne delle ali hanno anche una morbidezza o flessibilità complessiva. Il bordo d'uscita dell'ala è anche dominato da bordi morbidi e sfrangiati. Anche le piume (nascoste) della fodera delle ali hanno una morbidezza insolita che ha un ruolo nella soppressione del suono.

Vedi ad esempio - https://www.owlpages.com/owls/articles.php ? a = 7n, https://animals.howstuffworks.com/birds/owl-fly-silently1.htm. Google "struttura piuma di gufo" per ulteriori informazioni.

Lo lascerò per lo più non detto, sul fatto che una qualsiasi di queste caratteristiche valga la pena incorporare in un aereo a reazione. Forse alcune di queste caratteristiche potrebbero essere applicate alle zone di aspirazione o scarico, in una forma metallica più rigida?

Voto per le ali ricoperte di pelliccia sugli aerei allora :-)
+1 per la combinazione di questa risposta e del tuo nome utente :-)
non l'ha nemmeno notato, è un riferimento agli alianti volanti!
In realtà ci sono fan e tali che sono ispirati da vecchie piume, ad es. https://cosmosmagazine.com/physics/turbine-blades-inspired-owls e ventole di raffreddamento per computer. Ma penso che parte del problema sia che le ali del gufo sono aerodinamiche a bassa velocità, le pale delle turbine sono ad alta velocità. E anche con gli aerei GA, pochi o nessuno hanno effettivamente silenziatori adeguati, quindi il rumore del motore supera di gran lunga il rumore delle ali ecc.
[Le aree di aspirazione e scarico dei motori a reazione sono già progettate per essere "acusticamente morbide" per ridurre il rumore.] (Https://aviation.stackexchange.com/a/11891/1696)
Una volta ho letto un articolo e ho guardato alcuni video sulla stabilità dinamica dalle "piume" sul bordo d'uscita dell'ala. I video hanno confrontato modellini di aeroplani con ali piumate e senza. Ricordo che la riduzione della turbolenza è stata impressionante.
I moderni scarichi dei motori a reazione ne fanno già uso: hanno una forma che ricorda una torretta di un castello, ma arrotondata, proprio in modo da fondere lo scarico con la scia generale in modo misto.
OP non ha specificato che stavano pensando ad aerei a reazione. Potrebbero prendere in considerazione elicotteri silenziosi o aerei a elica.
@EldritchWarlord Non c'è niente di più facile con gli aerei a pistoni. Le piume sulle ali hanno un po 'meno probabilità di raggiungere temperature di autoaccensione con aerei a pistoni, ma è improbabile che sopravvivano a un volo a 120 nodi quanto a 500 nodi. Fortunatamente per i gufi, in genere non hanno bisogno di volare a 120 nodi.
@DeltaLima haha ​​- Questo mi ricorda [questa risposta] (https://travel.stackexchange.com/a/67365/12011).
L'ingegneria per consentire la crescita delle piume sulle superfici di volo degli aerei sarebbe ... affascinante. :-)
Non appena il flusso d'aria inizia a raggiungere Mach 1 (la velocità del suono) si ottiene rumore, quindi i gufi lo fanno volando molto lentamente e sopprimendo i grandi vortici, come alcune ali che volano per giorni senza ricarica. durante l'era della guerra del Vietnam, combinando un'elica a rotazione lenta con sistemi di scarico estremamente grandi e lunghi. Funzionava abbastanza bene, quindi l'aereo era impercettibile quando volava a 200 piedi. Gli aerei erano alianti Schweizer modificati, con una maggiore corda alare interna e carrello di atterraggio trike. Uno era ancora in uso dalla NASA alcuni anni fa.
Jpe61
2019-10-14 23:35:26 UTC
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Oltre all'eccellente risposta di chi vola tranquillo:

I gufi hanno ali grandi in relazione alle dimensioni e al peso del corpo. Si potrebbe pensare che no, i loro corpi sono piuttosto grandi, ma in realtà i gufi sono una specie di soffici palline di piume volanti: ciò che percepisci come i loro corpi, è principalmente aria.

Questo porta a due cose:

  1. Basso carico alare. Le loro grandi ali non hanno bisogno di creare tanta portanza per unità di superficie come, ad esempio, con i piccioni. Ciò porta a una minore turbolenza, che a sua volta significa meno rumore. A causa del basso carico alare possono anche volare con un movimento alare minimo, portando anche a una minore generazione di suono.

  2. La morbidezza (in mancanza di una parola migliore) sopprime la turbolenza nell'ala - area di attacco del corpo e qualsiasi altra turbolenza attorno al corpo del gufo. Ciò significa, ovviamente, meno suono.

Quando combinati con la struttura alare descritta nella risposta di qf, tutti questi fattori creano un volo praticamente assolutamente silenzioso.

Dai un'occhiata a questo eccellente clip della BBC Earth che confronta il suono che fanno i diversi uccelli quando volano, e perché.

Per quanto riguarda l'applicabilità di queste caratteristiche negli aerei stealth, non è probabile, anche se ho fortemente condiviso il voto di PerlDuck per ali ricoperte di pelliccia sugli aerei. Il fatto è, tuttavia, che non ha senso rendere le ali o la cellula più silenziose, quando il suono della propulsione è di ordini di grandezza più forte di qualsiasi altra parte dell'aereo.

P.S. In realtà è abbastanza inquietante incontrare un gufo in volo quando è buio. Puoi sentire altri uccelli quando volano nelle tue vicinanze, ma i gufi, no, ti passano accanto in silenzio, senza preavviso. Mi hanno spaventato a morte un paio di volte in natura, e sono abbastanza sicuro che gli piaccia ...

C'è un viale alberato vicino a dove vivevo dove i gufi piombano sulle persone da dietro, arrivando a pochi centimetri dalla cima della tua testa e tornando all'albero successivo. Non sono mai sicuro che lo stiano facendo per divertimento o per esercitarsi o solo per vedere cosa succede!
+1 per il collegamento al video della BBC. È stata la prima cosa che mi è venuta in mente nel momento in cui ho visto il titolo della domanda.
Non solo gufi, non puoi nemmeno sentire arrivare un falco. Avere un falco che vola sopra le teste del pubblico è una delle acrobazie preferite per le demo di rapaci.
Ma puoi sentire un falco che ti passa accanto. Gufi, no ...
Cerca le immagini a raggi X del gufo e capirai
@jpe61 No, se non sbattono. Il che è un po 'il punto della clip della BBC: il rumore che fanno gli uccelli proviene da sbattimenti, ei gufi lo evitano essendo predatori in agguato e solo planando.
@Graham questa potrebbe essere una sottospecie e / o una dipendenza dalla velocità, poiché quella che mi è volata vicino in uno spettacolo di * uccelli rapaci * ha sicuramente reso udibile "* swishhh *" :)
Curiosità: se un gufo potesse girare la testa di ulteriori 90 °, nessuno si accorgerebbe che può girare la testa.
Hobbes
2019-10-16 11:46:22 UTC
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I velivoli stealth sono costruiti per ridurre la loro osservabilità in 3 aree principali, con l'obiettivo di ridurre il tempo di avvertimento che un nemico ha:

  1. radar
  2. ottico e IR
  3. suono

Questo è in ordine di portata di rilevamento: il radar può trovare un velivolo potenzialmente a centinaia di km, i sistemi ottici arrivano a poche decine di km e il suono diventa un fattore solo quando il velivolo è molto vicino (a bassa quota e ad alta velocità, è possibile arrivare entro 100 m dal bersaglio prima di diventare udibili).

Il raggio di rilevamento fornisce anche l'ordine di importanza. Il radar ha la priorità.

Il suono prodotto da un aereo è dominato dal rumore del motore. L'aria che scorre veloce sulla pelle fa un po 'di rumore, ma generalmente è udibile solo quando i motori sono spenti. Ciò significa che non c'è alcun vantaggio nel ridurre il rumore della pelle.

Inoltre:

un bordo d'attacco frangiato, simile a un pettine

Questo è un incubo per la furtività radar. Vuoi che la struttura sia il più semplice e liscia possibile, perché quando hai un gran numero di superfici in molte direzioni, ottieni molti ritorni radar. Migliorare la furtività dell'audio comprometterebbe la furtività del radar.

"Perché ogni bordo produce un forte ritorno radar" - davvero? Penso che i bordi di per sé siano piuttosto irrilevanti per il ritorno del radar, sono gli _allineamenti della superficie_ che contano. Quindi gli approcci molto diversi nell'F117 sfaccettato e nel B2 liscio o nell'F-22 / F-35 hanno entrambi senso. Certo, questi ultimi sono probabilmente molto migliori non solo nelle caratteristiche di volo ma anche nello stealth, ma questo ha più a che fare con materiali migliori e potenza del computer che con l'assenza di bordi.
Quello che probabilmente intendi veramente sono _bordi concavi_, in particolare i riflettori angolari. Ma le concavità possono anche aiutare a sopprimere l'eco, c.f. [RF anechoic chambers] (https://en.wikipedia.org/wiki/Anechoic_chamber#Radio-frequency_anechoic_chambers). Il trucco è "intrappolare" i segnali tra le superfici opposte, e lasciarli solo sfuggire molto attenuati e dispersi.
sì, quello era un brainfart.
Questa è la risposta corretta, poiché in realtà affronta l'applicabilità agli aerei che OP ha chiesto invece di essere distratto con la geometria del gufo.
* un bordo d'attacco frangiato, simile a un pettine * potrebbe in teoria essere fatto di un materiale trasparente al radar, non di metallo, che potrebbe preservare la furtività del radar. Negli aerei supersonici i bordi d'attacco ricevono molto riscaldamento e forze aerodinamiche, quindi questo potrebbe essere fattibile solo per i droni stealth a bassa velocità (travestiti da gufi, come suggerisce abligh :)
https://en.wikipedia.org/wiki/Lockheed_YO-3 è un esempio di design quando i primi due non sono un problema (ancora non soffice). Fatto divertente - al Museum of Flight (Seattle) si trova accanto a un approccio completamente opposto - SR-71 - "così puoi rilevarmi - cosa hai intenzione di fare".
mentre con alta quota e / o bassa velocità è possibile sentire un motore a reazione a più di 5 miglia di distanza, o un elicottero a 2 miglia.
abligh
2019-10-16 18:13:49 UTC
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I corpi dei gufi sono ottimizzati per il volo silenzioso non alimentato ; anche quando il volo del gufo è a motore, è alimentato dal battito delle ali (piuttosto che da motori a reazione o turboelica). Al massimo sospetto che riuscirai a far tacere il rumore di un corpo che passa nell'aria; poiché gli alianti sono piuttosto più silenziosi degli aerei leggeri, sospetto che questa sia la minoranza del suono, almeno fino a quando le velocità non diventeranno molto elevate, dove i modelli aerodinamici e acustici saranno comunque molto diversi.

Tuttavia, come "aereo "è ampiamente definito, forse sarebbero utili per un drone che per parti del suo volo per lo più scivola silenziosamente a velocità basse (simili a quelle di un gufo), per la fotografia segreta, la consegna segreta di piccoli carichi o qualche altro probabile scopo nefasto. Diamine, potrebbe effettivamente essere mascherato visivamente da un gufo.

Forse tutti quei "gufi" in realtà ** sono ** ... Nah.
Potrebbe essere utile espandere l'impatto dei livelli audio su alcuni profili di missione. [Ricordo di aver letto di ali di gufo che influenzano il design della pala dell'elica, ma sto disegnando uno spazio vuoto sul progetto specifico.] I progetti di alianti "silenziosi" hanno anche qualche utilità in un caso in cui potresti voler prendere l'audio, e ho visto alcune bozze di idee sull'uso di droni alianti alimentati con altoparlanti e array di microfoni da utilizzare nelle applicazioni di ricerca e soccorso.
user3445853
2019-10-17 14:02:41 UTC
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Se le altre eccellenti risposte ti rotolano via come l'acqua dalla schiena di un'anatra , questo potrebbe convincerti:

A cosa hanno dovuto rinunciare i gufi in cambio di un ( non silenzioso!) volo, vola veloce e vola nei giorni di pioggia. Le loro piume mancano (la maggior parte) degli oli che rendono altri uccelli volanti in grado di inzupparsi senza troppi problemi (e gli uccelli acquatici ancora di più).

Gli aerei che si schiantano a causa delle ali bagnate sarebbero ovviamente disapprovati --- ma le ali fisse non avrebbero questo problema; tuttavia l'eventuale umidità annullerebbe questa riduzione del rumore. Solo durante l'atterraggio & la riduzione del rumore al decollo è veramente richiesta (l'altitudine di crociera è troppo alta per preoccuparsene); la resistenza aggiunta durante il volo è (e l'aggiunta di peso + resistenza quando è bagnato durante il decollo + l'atterraggio) lo escluderà sicuramente.

Tuttavia, puoi considerare applicazioni in cui sarebbe giustificato : Se c'è un grande premio per il silenzio, non c'è bisogno di alta velocità? Sembra ad es. un drone specializzato per le osservazioni per me. Quindi: se piove, elimina il normale drone spia (poiché la pioggia copre il rumore del drone); se è asciutto, il tuo speciale "drone gufo" si spegne ... Questo più o meno raddoppia il tuo costo di proprietà in quanto hai bisogno di due non uno.

Se il tuo gufo-drone potesse cavalcare le termiche, non ci sarebbe nemmeno bisogno di suoni del motore per la maggior parte del tempo. Il problema è che durante il giorno il tuo gufo-drone può essere, ehm, visto (a meno che non possa anche essere reso trasparente :)). Di notte presumo che ci siano meno termiche generalmente da sfruttare (non sono una persona aviazione).
@mikerodent in base al tuo nome utente, penso che non sei nemmeno un tipo da gufo! ;)


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 4.0 con cui è distribuito.
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