伊莉討論區

標題: 自然界中的王者飛行員﹐人類至今模仿不來 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2022-10-31 07:52 AM 標題: 自然界中的王者飛行員﹐人類至今模仿不來

　　　　　[attach]137862923[/attach]
　　目前﹐地球上已知的可以自主飛行的物種只有昆蟲﹑鳥類﹐以及人類模仿它們製造出來的飛行器。這次我們聊一聊昆蟲中的蜻蜓﹐它簡直是開掛般的存在。
　　小小的昆蟲為何要比鳥類更會飛呢﹖這就要說在生物的演化的時間軸上﹐昆蟲要比鳥類出現的早的不止一點半點﹐3.5億年前的古生代石炭紀﹐昆蟲的有翅亞綱出現了它足足早了鳥類(1.4億年前)2.1億年。蜻蜓也在3億年前左右就出現了﹐3億年前中生代時期的蜻蜓體型龐大﹐是當時空中的「霸主」。在中國準噶爾盆地西北邊緣發現了一枚距今2億年的原始蜻蜓化石﹐這種新發現的原始蜻蜓單翅長101至102毫米﹐翅展寬度達到210毫米。美國發現的早二疊世的二疊擬巨脈蜓的翅展竟然可達710毫米。
　　1﹑蜻蜓是強大而敏捷的飛行者﹐時速50公里﹐它可以做到跨海遷徙﹐有研究發現蜻蜓飛行的最長距離高達11﹐000英里(近18﹐000公里)。
　　2﹑成年的蜻蜓在飛行中可以向任意方向移動﹐並突然改變方向(注意這裡是任意方向﹐現代任何戰機都無法實現)。蜻蜓的飛行方式大體上包括4種﹕懸停(蜻蜓的前後翅180°拍打﹐能夠產生巨大的升力﹐用於懸停或緩慢飛行。)﹑速飛(後翅比前翅提前90°拍打﹐提供身體更多推力﹐加速飛行。)﹑急轉(前後翅同時拍打﹐用於快速改變方向。)﹑滑翔(翅的頻率和氣流保持同步﹐能夠節省體力。)。
　　蜻蜓翅膀非常輕薄﹐翅脈呈網狀結構﹐主脈四邊形﹐次脈五邊形或六邊形。這種結構使得蜻蜓的翅膀在輕薄的基礎上具備了韌性。與大多數昆蟲不同﹐蜻蜓的翅膀是直接驅動的﹐飛行肌肉附著在翅膀基部。蜻蜓的動力/重量比很高﹐有文獻證明﹐它們在追逐獵物時線性加速可達4Ｇ﹐在急轉彎時加速可達9Ｇ。
　　人類製造飛行器的時候遇到了「顫振」難題﹐顫振指的是飛行器機翼在均勻氣流中受到空氣動力﹑彈性力和慣性力的耦合作用而發生的大幅度振動﹐如果不能有效解決該問題﹐那麼飛行器的安全性能急劇下降。理論上來講﹐蜻蜓應該也會發生「顫振」﹐但是能夠在9Ｇ加速度下依舊安然無恙的蜻蜓是怎麼做到的呢﹖
　　原來蜻蜓的每片翅膀前緣的上方都有一塊漂亮的角質加厚部分﹐生物學上叫翅痣或翼眼﹐這就是蜻蜓用來克服飛行時產生「顫振」的裝置﹐它起著飛行平穩的作用。如果把這塊黑痣切除後再放飛﹐就會看到它飛得蕩來蕩去﹐沒有原先那樣平穩了。人們發現蜻蜓的這個秘密以後﹐就把它借用到飛機上﹐在飛機兩翼末端的前緣﹐製成翅下的是平衡棒﹐能保持飛機在飛行中的平衡。於是﹐科學家仿照翅痣為飛行器機翼上增加了類似結構﹐消除了「顫振」。
　　蜻蜓翅膀的納米結構通過將細菌撕成碎片來殺死細菌﹐進而使翅膀免受細菌的侵染。科學家利用電子顯微鏡觀察蜻蜓翅膀表面的納米結構﹐該結構使得其翅膀具有一種不可思議的抗菌特性﹐通過利用這種能力﹐研究人員希望他們可以製造出抗菌表面塗層﹐醫療航天將會受益。
　　蜻蜓的構造和飛行技術使得其成為飛行界的霸主﹐目前的無人機仍做不到像蜻蜓這樣任意飛翔﹐不過等科學家揭開蜻蜓所有秘密﹐相信在不久的未來﹐新一代仿生飛行器會出現在人們面前。

歡迎光臨伊莉討論區 (http://a401.file-static.com/)