在夜幕低垂的树梢间，捕捉猫头鹰的踪迹无疑是一项考验耐心与技巧的工作。黑暗中，我们的目光几乎束手无策，唯有耳畔偶尔传来的一阵阵鸣叫，才能揭示这些翱翔的幽灵正悄无声息地掠过头顶。
这种独特的无声飞行技巧，长期以来让科学家们津津乐道，直到最近，日本的研究人员才破解了这项谜题。
飞机噪音的难题
尽管人造飞行器能够在稀薄的高层大气中高速移动，但其所伴随的巨大噪音却是一大挑战。特别是超音速飞机，其发出的声浪甚至超出了人耳所能承受的范围，因此在陆地上空飞行被一致禁止。
这不仅限制了民用超音速运输，也激发了 NASA探索降低飞机噪音的新途径。
猫头鹰的无声飞行之谜
猫头鹰之所以能够如此静音地飞行，先前的研究认为是其翅膀羽毛上的微小条纹，特别是后缘（Trailing Edge, TE）羽毛起了关键作用。
这些如同流苏般的微结构能有效压制拍动翅膀时产生的噪音，但其精确的运作方式一直是个谜。
翼尖羽缘的降噪作用
千葉大学空气智能载具研究中心的刘浩带领一个研究团队，运用生物力学、仿生学和生物启发在他们研究工作中。该团队从自然界中学习，以开发节能和资源节省的产品。
他们以猫头鹰作为无声飞行的模型。多个研究小组已经研究了猫头鹰的飞行，并认为其几乎无声音是由翅膀上的微小羽缘造成的。
这些翼尖羽缘被发现在抑制拍打翅膀产生的噪音中，起着关键作用。其他研究人员尝试使用板条和翼型来评估这些羽缘，但它们的确切作用机制仍然未知。
研究方法
为了研究猫头鹰的翅膀，研究小组创建了两个 3D 的真实猫头鹰翅膀模型。其中一个模型有翼尖羽缘，另一个则没有。两个模型都被用于以猫头鹰滑翔飞行接近速度进行的流体流动的模拟。
模拟确认翼尖羽缘降低了翅膀产生的噪音，同时也有助于维持空气动力性能，就像没有羽缘的翅膀一样。
降噪原理
这通过两种互补机制实现。在第一种机制中，翼尖羽缘通过打散翼尖漩涡来减少气流波动的。它们还通过减少翼尖处羽毛间的流动相互作用，抑制了翼尖漩涡的脱落。
综合来看，这些机制提高了翼尖羽缘的效果，不仅改善了空气动力性能，也达到了降噪的效果。
应用前景
刘浩说：“我们的发现展示了翼尖羽缘和各种翅膀特征之间复杂相互作用的功效，凸显了在实际应用中使用这些羽缘降低噪音的合理性，如无人机、风力发电机、螺旋桨，甚至是飞行汽车。”
研究成果
现在研究人员已经确切知道翼尖羽缘是如何工作的，他们可以使用仿生学来开发低噪音的流体机械。
这项研究成果发表在《仿生学与生物启发》期刊上。
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