P

ewnego dnia na poczàtku lat osiem-
dziesiàtych Frank E. Fish zwróci∏
uwag´ na ma∏à statuetk´ humbaka

(Megaptera novaeangliae) w bostoƒskiej ga-
lerii rzeêby. Przyjrzawszy si´ jej dok∏adniej,
zauwa˝y∏, ˝e du˝e, podobne do skrzyde∏ p∏e-
twy piersiowe ssaka majà na przedniej
kraw´dzi równomiernie rozmieszczone guz-
ki. Ogromnie go to zdziwi∏o. Jako specjalista
od hydrodynamiki p∏ywajàcych kr´gowców
nie spotka∏ si´ nigdy z takà budowà p∏etw
ani skrzyde∏ – wszystkie mia∏y g∏adkie kraw´-
dzie natarcia. Podzieli∏ si´ swoim spostrze-
˝eniem z ˝onà, sugerujàc, ˝e artysta musia∏
pope∏niç b∏àd. W∏aÊciciel galerii, us∏yszaw-
szy uwag´ Fisha i znajàc skrupulatnoÊç rzeê-
biarza w oddawaniu szczegó∏ów, postara∏
si´ o fotografi´ humbaka, na której widaç
by∏o wyraênie wyrostki na p∏etwach. Fish
postanowi∏ to dok∏adnie zbadaç.

Po prowadzonych z przerwami przez ko-

lejne 20 lat badaniach – w tym odpi∏owywa-
niu trzymetrowych p∏etw martwego, wy-
rzuconego na brzeg, rozk∏adajàcego si´
wieloryba – profesor biologii z West Chester
University w Pensylwanii wraz z kilkoma
wspó∏pracownikami doszli ostatnio do wnio-
sku, ˝e te guzowate konstrukcje przewy˝sza-
jà pod pewnymi wzgl´dami konwencjonalne,
g∏adkie odpowiedniki, zarówno te wytwo-
rzone przez cz∏owieka, jak i samà przyrod´.

Pracujàc ze specjalistà od dynamiki p∏y-

nów Laurensem E. Howle’em z Duke Uni-
versity oraz Davidem S. Miklosovicem i Mar-
kiem M. Murrayem z amerykaƒskiej Naval
Academy, Fish skonstruowa∏ dwie plastiko-
we, 56-centymetrowe kopie p∏etw piersio-
wych humbaka – jednà z charakterystyczny-
mi wyrostkami, drugà bez nich. Podczas
badaƒ w tunelu aerodynamicznym Naval
Academy przeskalowany model g∏adkiej p∏e-
twy osiàgami nie odbiega∏ od standardowe-
go skrzyd∏a samolotu, natomiast replika p∏e-
twy humbaka wykazywa∏a znacznie lepszà
sprawnoÊç aerodynamicznà.

Jak poinformowali badacze w majowym

wydaniu Physics of Fluids, guzowate z przo-
du p∏etwy wieloryba wytwarzajà 8% wi´cej
si∏y noÊnej i a˝ 32% mniej oporu aerodyna-
micznego ni˝ g∏adkie tej samej wielkoÊci.
Ponadto od du˝ych, guzowatych p∏etw hum-
baka strugi op∏ywajàcego medium odrywa-
jà si´ dopiero przy wi´kszym (o 40%) kàcie
natarcia ni˝ od pozornie bardziej op∏ywo-

wych g∏adkich wersji. „Te struktury stojà w
tak jawnej sprzecznoÊci z naszym rozumie-
niem dynamiki p∏ynów, ˝e nikt ich wczeÊniej
nie analizowa∏” – mówi Fish.

G∏ównym powodem tych lepszych osià-

gów sà pary przeciwnych wirów tworzàcych
si´ po obydwu stronach wyrostków na kra-
w´dzi natarcia. „Wyrostki dzia∏ajà jak ge-
neratory wirów – wyjaÊnia Howle. – Wiry
dodajà p∏ynowi p´du, nie pozwalajàc na ode-
rwanie strug. Ten efekt opóênia tzw. prze-
ciàgni´cie przy wi´kszych kàtach natarcia”.
W rezultacie humbaki mogà wykonywaç
ciaÊniejsze zakr´ty i sprawniej manewrowaç
– zdolnoÊci te sà bardzo przydatne w polo-
waniu na szybko poruszajàce si´ ∏awice Êle-
dzi i sardynek.

Fish, który opatentowa∏ koncepcj´ guzo-

watych kraw´dzi natarcia, przewiduje, ˝e
testy dok∏adniejszego modelu p∏etwy i funk-
cjonalna optymalizacja geometrii wyrost-
ków mogà doprowadziç do udoskonalenia
skrzyde∏ projektowanych przez cz∏owieka.
Zwi´kszona odpornoÊç na przeciàgni´cie
rozszerzy margines bezpieczeƒstwa lotu i
mo˝e uczyniç samolot bardziej zwinnym.
„Potencjalne zastosowania tego odkrycia to
nie tylko skrzyd∏a samolotu, ale równie˝ Êmi-
g∏a nap´dowe, ∏opaty wirników Êmig∏owców
i stery statków – zauwa˝a Howle. – Niewy-
kluczone, ˝e nast´pny zdobywca Pucharu
Ameryki b´dzie ostrzej halsowaç, u˝ywajàc
w∏aÊnie guzowatego steru”.

n

PAèDZIERNIK 2004 ÂWIAT NAUKI

17

pano

rama

LA

URENS E. HOWLE

Duke University (na gór

ze);

WILLIAM W

. ROSSITER

Cetacean Society International (na dole)

BIOMECHANIKA

Op∏ywowy inaczej

P¸ETWY WIELORYBA INSPIRACJÑ DLA KONSTRUKTORÓW SAMOLOTÓW. STEVEN ASHLEY

GUZOWATE KRAW¢DZIE

natarcia polepszajà parametry
hydrodynamiczne p∏etw
piersiowych humbaka,
u∏atwiajàc mu manewrowanie
w czasie polowaƒ.

REPLIKI P¸ETW PIERSIOWYCH

humbaka, z wyrostkami i bez,
poddano testom
w tunelu aerodynamicznym.