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蜻蜓:飞行的王者,科学家研究数十年,一直吃不透关键技术!

2022-11-7 07:19| 发布者: jason7420 1082 20

摘要: 自从人类诞生以来,看到空中的飞鸟无视地形高速翱翔,会容易让人羡慕:要是我也能飞就好了,这种愿望,持续数千年,最终在20世纪初,达到了史无前例的突破,通过观察鸟类飞行,以及鸟类翅膀构造,莱特兄弟成功发明飞 ...
自从人类诞生以来,看到空中的飞鸟无视地形高速翱翔,会容易让人羡慕:要是我也能飞就好了,这种愿望,持续数千年,最终在20世纪初,达到了史无前例的突破,通过观察鸟类飞行,以及鸟类翅膀构造,莱特兄弟成功发明飞机,从此实现了人类的梦想,从此以后,人类不断在高度速度载重航程挑战自我,将鸟类远远甩到身后。

除了鸟类,人类还模仿昆虫的垂直起降和悬停,发明了直升机,从此,人类在技术上完全做到了自由飞行,某些人就此断言,鸟类和昆虫不再对人有任何启发!事实真的如此吗?

回答是完全否定的,就尺寸和重量而言,人造飞行器远超鸟类和昆虫,但是在飞行特性上,人类飞机仍然算是不折不扣的弱鸡,和鸟类昆虫相比,就是简单粗糙效能低下的油老虎,尤其和蜻蜓相比,人家任何先进飞行器,几乎像弱智一般。

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从飞行效率来说,人类飞机比不上鸟类,更比不上蜻蜓

在鸟类和昆虫界,蜻蜓算是一个一种超级无敌的存在,堪称飞行大师,简单来说就是,蜻蜓兼备了高速飞行性能,而且机动性非常好,可以快速改变高度和方向,类似性能在人类战斗机上可以看到,但是蜻蜓还有更强悍的功能,可以在某个高度缓慢滑翔,而且也可以悬停在空中,这就让人类设计师直接跪下。

这还不是最强,蜻蜓虽然是生物界比较小尺寸的品种,但是还可以实行倒飞,侧飞,甚至可以做到直上直下的机动,这还不是大事,更让人吃惊的是,一对蜻蜓交尾时,双方还可以相互配合高速飞行,垂直起降悬停都毫无问题,这种技能,让全世界的飞机设计师简直无语,假如能实现的话,人类编队飞行,空中输送油料,弹药,甚至飞行员,将不成问题,甚至可以空中维修飞行机,假如能做到的话,这又是飞机的另外一重天地。

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蜻蜓别扭姿势交尾,还可以快速协作飞行,虽然机动性稍差,但是还是相当灵活

科学家研究蜻蜓几十年,他们发现蜻蜓有很多奥秘,其中一个是蜻蜓能高效利用非定常涡流,常规人类飞行器,巡航时候机翼基本都固定的,迎角大多在0-5度,但是蜻蜓翅膀一直是不停运动的,大约每秒却可振动30一50次,振动也很特殊,不仅仅绕着根部前后运动,而且还围绕根部不停做旋转,不断调节翅膀和气流的相对角度,而人类就做到了前者,而且是很粗糙简单:改变机翼后掠角,巡航阶段经常是固定到一个角度就锁死不动。

蜻蜓这种特殊性能,让科学家惊叹,大家都知道,常规机翼大多在20度迎角就开始失速,升力大幅度下降,但是蜻蜓最大迎角超过40度,而且可以反复利用非定常的涡流增加升力,不存在失速和失控的风险,科学家几十年努力,希望掌握这种技术,未来将可以将飞机巡航效率提高一倍甚至更多。

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最近些年,飞机设计师的一个方向是,仿照鸟类或者昆虫扑翼,蜻蜓就是其中重点

蜻蜓还有很多不解之谜,有两对串列翅膀,每对翅膀的其中一个都可以独自操作,通过精密的神经系统控制,可以做到自由飞行,不仅可以向前飞,也可以快速转向,而且可以产生直接上下的运动,不需要人类笨重的喷气设备,仅仅通过轻盈的翅膀运动,前后两对翅膀如何工作能达到如此完美飞行效果,现在还没有完全清楚。

飞机设计师看蜻蜓,飞行性能基本无敌,但是用在大型飞机上却存在很多障碍,包括人类难于实现大型可变机翼高速振动,不仅仅两个方向的耦合动作,而且还包括了前后机翼气动影响,以及单独产生垂直向上向下的升力,不管是气动控制原理,还是机构设计,材料研制都存在巨大的难度。

蜻蜓作为飞行器,具备了高速高效率巡航,高机动,垂直起降和悬停,以及突然垂直机动,这是所有设计师梦寐以求的功能,迄今为止,仅仅实现了一小部分,全世界对蜻蜓的研究,也进入一个新阶段,不断有新型产品问世。

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    2022-11-7 10:29
    钢铁电流不是骨肉血液,冰冷的组合不是温暖磨合,气门的声浪永远迷不倒配偶的鼻息。
    2022-11-7 10:24
    一只蜻蜓总质量不过几克,我们的飞机加上荷重都是几百吨位的。照蜻蜓设计也不现实
    2022-11-7 10:18
    蜻蜓别扭姿势交尾,那是豆娘好吗,豆娘的翅膀能合在背部,蜻蜓不能。
    2022-11-7 10:03
    要说飞行的机动性当属苍蝇为王了。
    2022-11-7 09:58
    小时候就爱看蜻蜓飞行
    2022-11-7 09:51
    人类做的飞行器体积都是很大的,才实用。因此不应该参考轻灵的小昆虫。而应该参考老鹰或鵰的飞行原理。
    2022-11-7 09:44
    苍蝇飞行性能也很好
    2022-11-7 09:31
    蜻蜓能够点水,直升机已经做到了,最厉害的还是蜻蜓瞬间的速度和瞬间改变飞行方向的速度,那就是无敌的存在。
    2022-11-7 09:20
    垃圾桶里比芝麻还小的飞虫才厉害,想打它早有预知一样飞快闪躲
    2022-11-7 09:13
    蜻蜓靠脑子和翅膀灵活性,人类应靠只能和传感器+:机械+震动这样应该能做到吧
    2022-11-7 09:07
    别说飞行了!就它那一对大眼珠子就够科学家研究好几辈了。
    2022-11-7 08:59
    [赞]利用非定常涡升力的扑翼式飞行器,升力是传统绕流机翼的好几倍,但非定常现象研究起来很困难。而且这个原理一旦放到大尺度涡就很容易破碎,好像也做不大。
    2022-11-7 08:52
    并不一定非要设计大型飞机,能设计出和昆虫大小的仿生物飞行器,其战略意义也非同一般
    2022-11-7 08:37
    在自然面前,人类仍是小学肄业!蚊子苍蝇飞行也不差,鸟类更厉害了。关健是节能!
    2022-11-7 08:28
    模拟不出来就想办法抓一只蜻蜓接入其神经系统,作为飞机大脑,从神经学领域来突破!
    2022-11-7 08:13
    有什么好研究的?假如人类的体重足够轻(比如几斤的体重+正常人的力量),手臂上能长翅膀,照样随心所欲控制飞行,生物的神经系列控制肌肉是个无比复杂且精细,如果那天蜻蜓飞行器真做出来了,它肯定不是钢铁机械结构科技,而是生物肉体结构的科技
    2022-11-7 08:06
    蜻蜓每平方厘米的翅膀单位负重不过0.1克,即使人类材料和技术全达到要求,完全按照蜻蜓的比例做出来几十吨的飞行器,那也飞不起来。体量上完全没有可比性。
    2022-11-7 07:53
    如果研究蜻蜓飞行就是为了战争,那是邪恶的 ,必定加速人类的毁灭
    2022-11-7 07:43
    照片上这种蜻蜓最牛了 小溪小沟边最多 能够学婷能够倒退,能够向上直冲 还能够向下 然后又反着 头向下屁股向上飞
    2022-11-7 07:31

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