Как прорези превращают лист в крыло экспресс

Оригинал: "Reconfigurable kirigami mesostructure enables modulation of lift and drag"
arXiv:2603.27227 · 2026-03-28 · CC BY 4.0 · 1 мин
Плоский лист с параллельными разрезами в потоке воды сам принимает форму, создающую подъемную силу.

📄 Показана версия «Просто» — «Подробно» пока не готова. Добавьте ★ в избранное, если хотите её ускорить.

Плоский лист с прорезями в потоке воды или воздуха ведёт себя как самонастраивающиеся жалюзи. Напор раскрывает щели, и каждая полоска материала наклоняется, становясь миниатюрным крылом. Так даже лист, стоящий перпендикулярно потоку, создаёт не только лобовое сопротивление, но и значительную боковую подъемную силу.

Инженеры уже проектируют обшивку самолётов, которая сама меняет форму в полёте: на взлёте одна геометрия, на крейсерской скорости — другая.

Меняя рисунок разрезов или жёсткость материала (например, углепластика), можно переключать поверхность между режимами «полёт» и «торможение» без каких-либо подвижных частей. В самом узоре закодирована аэродинамическая функция, а обратимость раскрытия означает, что энтропия почти не растёт, и материал не изнашивается.

Оригинальная аннотация

как её написали авторы, на английском arXiv:2603.27227

Flexible surfaces can modulate fluid forces through deformation, enabling passive adaptation to flow conditions. Here we show that kirigami sheets, planar surfaces patterned with arrays of parallel slits, provide a simple route to tunable aerodynamics by transforming into three-dimensional porous meso-architectures that can be reversibly reconfigured in flow. When exposed to crossflow, parallel-cut kirigami buckle out of plane to form a lattice of inclined plate-like elements. Experiments reveal that this architecture generates not only drag but also a substantial transverse lift force, even when the sheet is held perpendicular to the incoming flow. Because the mesostructure can switch between distinct states, a single sheet produces large and selective variations in drag and lift under identical flow conditions, in some cases partially decoupling these forces. The evolving mesostructure also alters the scaling of forces with flow speed, influencing both instantaneous loads and their velocity dependence. Force measurements collapse when expressed in terms of the Cauchy number, identifying stiffness, set by the cutting pattern, as the dominant control parameter, a relationship captured by a continuum elastic model. These results show how kirigami architectures encode aerodynamic functionality and behavior directly through their structure, providing a scalable platform for surfaces with reprogrammable fluid forces.

Термин «киригами» происходит от японских слов «киру» (резать) и «ками» (бумага). В отличие от оригами, здесь разрезы не только разрешены, но и являются ключевым элементом конструкции.

Учёные
ArchimedesDaniel BernoulliLeonhard Euler
Понятия
решётка кагоме давление течение жидкости сопротивление поверхностное натяжение сдвиг прочность ткань динамика плавания микроорганизмов упругость динамика жидкости в пористых средах пластичность микропловец напряжение ветра пористый материал структура белка обратимость бистабильность масштабируемый сжатие