Molte specie di gufi sono in grado di cacciare senza essere udite dalla loro preda sopprimendo il rumore delle loro ali a frequenze sonore superiori a 1,6 kilohertz (kHz), compresa la gamma alla quale l'udito umano è più sensibile.

La porosità dell'ala del gufo (la qualità che consente all'aria di passare in modo resistivo attraverso le ali) aiuta a sopprimere il rumore. Numerosi studi aeroacustici hanno esaminato l'effetto della porosità alare, ispirato dalle caratteristiche piumaggio tranquillo dei gufi. Però, molto meno si sa su come la porosità dell'ala influenzi l'aerodinamica di queste ali, che probabilmente compete con i benefici acustici della porosità.

Ora, i ricercatori della Lehigh University hanno formulato e risolto esattamente i carichi aerodinamici su un profilo alare, o struttura ad ala 2-D. La loro formula matematica utilizza distribuzioni di porosità realistiche arbitrarie, che può essere utilizzato in combinazione con una teoria aeroacustica, per determinare il compromesso aerodinamico/aero-acustico di ali porose. Il lavoro è stato descritto in un articolo che sarà pubblicato in Atti della Royal Society A:Matematica, Scienze fisiche e ingegneristiche chiamato "L'aerodinamica costante di profili alari con gradienti di porosità".

Il lavoro potrebbe infine essere utilizzato per migliorare la progettazione aerodinamica artificiale di turbine eoliche e velivoli specializzati o droni autonomi.

"Il lavoro sperimentale esplorativo di altri ricercatori ha misurato il rumore e l'aerodinamica dei profili alari costruiti con vari materiali porosi su una gamma di velocità di flusso, " ha detto Justin W. Jaworski , assistente professore di ingegneria meccanica e meccanica e coautore del documento. "Il nostro lavoro generalizza la teoria esistente per produrre risultati per distribuzioni di porosità arbitrarie lungo il profilo aerodinamico e produce un parametro di porosità che comprime tutti i dati sperimentali su una singola curva".

Aggiunge:"Il nostro risultato generale:un singolo, espressione esplicita che risolve il problema matematico centrale senza approssimazione, ha il potenziale per essere integrato nella progettazione aerodinamica/aero-acustica delle ali e delle pale dei piccoli velivoli, turbine eoliche, o droni che cercano di ridurre al minimo la loro impronta acustica attraverso mezzi passivi."

Secondo Jaworski, l'analisi matematica del team è stata costruita sulla teoria aerodinamica classica. interessante, le informazioni chiave per ottenere un risultato esatto con distribuzioni di porosità generali provenivano da un vecchio testo russo.

"Forse più sorprendente è stata la scoperta che il problema matematico poteva essere formulato in modo molto generale e risolto in forma chiusa senza ricorrere ad approssimazioni inutili, " ha detto Rozhin Hajian, co-autore dell'articolo e dottorando di ricerca in ingegneria meccanica presso Lehigh.

Usando la loro formula, i risultati per la distribuzione della pressione su un'ala da una data descrizione della porosità e della curvatura di una sezione alare possono essere determinati esplicitamente da una singola equazione, uno strumento che potrebbe essere di grande interesse per i progettisti che cercano di ridurre al minimo il rumore massimizzando le proprietà aerodinamiche.

"Il fatto che il nostro risultato sia esplicito e in forma chiusa per distribuzioni di porosità arbitrarie rende facile l'implementazione nelle analisi dell'aerodinamica rispetto all'aero-acustica per anticipare se un particolare progetto di porosità sarà efficace o meno per una data applicazione, " disse Jaworski.