摘要：一个新的原型已经证明了水下或带有高尔夫球像高尔夫球这样的酒窝的飞机或飞机可以更有效，可操作。...

密歇根大学开发的一个新原型已经证明，水下或带有高尔夫球等酒窝的水坑可能会更有效，可操作。

高尔夫球凹痕通过压力阻力切开 - 在流体中移动时物体会遇到的电阻力 - 平均比光滑的球更进30％。以此为灵感，一个研究团队开发了一个带有可调表面酒窝的球形原型，并在受控的风洞中测试了其空气动力学。

"A dynamically programmable outer skin on an underwater vehicle could drastically reduce drag while eliminating the need for protruding appendages like fins or rudders for maneuvering. By actively adjusting its surface texture, the vehicle could achieve precise maneuverability with enhanced efficiency and control," said Anchal Sareen, U-M assistant professor of naval architecture and marine engineering and mechanical engineering and corresponding author of two studies published in Flow和液体的物理学。

这些敏捷的车辆通常可以进入海洋中的难以到达的地区，同时进行监视，绘制新区域或收集有关水状况的数据。

Sareen及其同事通过在一个带有孔的空心球上拉伸一层乳胶，形成了原型，类似于泡菜。真空泵使核心降低，将乳胶向内拉，以在打开时创建精确的酒窝。关闭泵会使球再次光滑。

为了找出酒窝如何影响阻力，将球体放在一条长3米长的风洞中，被薄杆悬挂并受到不同的风速。

对于每个流动条件，可以通过移动真空泵的强度来细化凹痕深度。使用负载电池测量阻力，该传感器检测到气流在物体上施加的力。同时，将气溶胶喷入风洞中，而高速激光器和相机在球体周围流动时捕获了微小颗粒的运动。

对于高风速，较浅的酒窝更有效地减少了阻力，而在较低的风速下，更深的酒窝更有效。通过调节凹痕深度，与所有条件的平滑对应物相比，球体降低了50％。

Rodrigo Vilumbrales-Garcia说：“自适应皮肤设置能够注意到接入空气的速度变化并相应地调整凹痕以保持阻力减少。将此概念应用于水下车辆将减少阻力和燃油消耗。”

智能形态的球体也可以产生升力，从而可以受控运动。通常被认为是负责将飞机保持在空气中的向上力，只要它垂直于流动方向，升力就可以朝任何方向上起作用。

为了实现这一目标，研究人员仅在一侧设计了内骨架，从而导致球体在激活时会形成一个光滑和一个凹痕的侧面。

这会在球体的两侧产生不对称的流动分离，使唤醒朝光滑的侧面偏转。根据牛顿的第三定律，液体对粗糙的侧面施加了相等和相反的力，从而有效地将球体推向了凹痕的方向。右侧的凹痕会向右产生力，而左推左推。这可以通过选择性激活所需侧的酒窝来实现精确的转向。

该团队在相同的风洞设置中测试了新球体，风速不同，深度深度为。借助最佳的凹陷深度，半光滑球的半光滑球产生了高达80％的阻力力的升力力。升力生成与Magnus效应一样强，但是它不是使用旋转，而是完全通过修改表面纹理而创建的。

“我感到惊讶的是，这种简单的方法可以产生与Magnus效应相当的结果，而Magnus效应需要连续旋转，” U-M机械工程研究生Putu Brahmanda Sudarsana说，研究的作者是研究。

“从长远来看，例如，这可能会受益，例如，紧凑的球形机器人潜艇优先考虑机动性优先于探索和检查的速度。通常，这些潜艇需要多个推进系统，但是这种机制可以帮助减少需求。”

展望未来，Sareen预计合作将材料科学和软机器人技术的专业知识结合在一起，进一步推动了这种动态皮肤技术的能力。

她说：“这种智能的动态皮肤技术可能是无人驾驶和水下车辆的游戏规则改变者，为传统的连接控制表面提供了轻巧，节能且反应迅速的替代品。” “通过实时适应不断变化的流动条件，这种创新有望增强可操作性，优化性能并解锁车辆设计的新可能性。”