猫头鹰无声飞行的秘密，日本科学家找到运作原理

要在夜间寻找猫头鹰芳踪，是很高难度的挑战，原因是暗夜中视线已经很差，猫头鹰飞行时又完全没有声音，幸运的话听到它的鸣叫，可能才会惊觉就在身边。猫头鹰无声飞行能力一直令科学家着迷，即使了解关键结构，但并不清楚运作原理，最近日本科学家有新发现，让未来飞行汽车、风力发电机静音技术更加可行。

飞机会发出极大的噪音，喷射引擎在起飞期间可产生高达 140 分贝的噪音水平，远高于 85 分贝人类可以承受的水平，超音速飞机更大声，因此超音速飞机一直被禁止在陆地上空飞行，也影响民用超音速运输。NASA 一直在透过 X-59 计划研究静音超音速技术，寻找降低此类飞机噪音的方法。

科学家一直以来都对猫头鹰的飞行构造很感兴趣，先前科学家认为是翅膀羽毛上的微条纹发挥作用，这个结构称为后缘 （TE），就是在一根羽毛最下方一排像流苏般的结构，然而它们运作的确切机制仍有待发现。

这次日本科学家找到猫头鹰翅膀上的微结构，如何抑制机翼引起的空气运动产生的噪音。日本千叶大学研究小组建立两个真实猫头鹰翅膀的 3D 模型，其中一款有后端边缘，另一款没有。接着将这两个模型以猫头鹰滑翔飞行速度来进行流体流动模拟。结果显示，羽毛的后端边缘降低猫头鹰翅膀的噪音水平，特别是在高迎角时，同时能够保持与没有后端边缘的翅膀一样好的空气动力性能。

该团队确定后端边缘影响气流的两种互补机制。首先，后端边缘会破坏后缘涡流来减少气流的波动。其次，它们减少翼尖羽毛之间的流动相互作用，抑制翼尖涡流的放射。

翼尖涡流是指当机翼产生正升力时，下翼面的压强比上翼面高，在上、下翼面压强差的作用下，下翼面的气流就绕过翼尖流向上翼面，这样就使下翼面的流线由机翼的翼根向翼尖倾斜，而上翼面的流线则由翼尖偏向翼根。 由于上、下翼面气流在后缘处具有不同的流向，于是就形成漩涡，并在翼尖捲成翼尖涡，翼尖涡向后流即形成翼尖涡流。

研究团队表示，这两个机制协同增强后端边缘的效果，产生强大的空气动力并降噪，一旦确切了解了后端边缘的工作原理后，科学家就可以利用仿生学来开发低噪音流体机械，应用在无人机、风力发电机，甚至飞行汽车等方面。该研究结果发表在《生物灵感与仿生学》期刊。