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锐角转弯?天然界中王者飞行员,人类至今模拟不来

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淄水田园Lv.6 显示全部楼层 发表于 2023-2-1 23:10:42 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
现在,地球上已知的可以自主飞行的物种只有昆虫、鸟类,以及人类模拟它们制造出来的飞行器。这次我们聊一聊昆虫中的蜻蜓,它简直是开挂般的存在。
昆虫、鸟、飞行器出现的一个比一个晚。

小小的昆虫为何要比鸟类更会飞呢?这就要说在生物的演化的时间轴上,昆虫要比鸟类出现的早的不止一点半点,3.5亿年前的古生代石炭纪,昆虫的有翅亚纲出现了它足足早了鸟类(1.4亿年前)2.1亿年。蜻蜓也在3亿年前左右就出现了,3亿年前中生代时期的蜻蜓体型巨大,是当时空中的“霸主”。在我国准噶尔盆地西北边沿发现了一枚距今2亿年的原始蜻蜓化石,这种新发现的原始蜻蜓单翅长101至102毫米,翅展宽度达到210毫米。美国发现的早二叠世的二叠拟巨脉蜓的翅展竟然可达710毫米。
蜻蜓具有顶级的飞行技能

1、长距离长时间飞行
蜻蜓是强大而敏捷的飞行者,时速50公里,它可以做到跨海迁徙,有研究发现蜻蜓飞行的最长距离高达11,000英里(近18,000公里)。

2、四种飞行方式
成年的蜻蜓在飞行中可以向任意方向移动,并突然改变方向(注意这里是任意方向,当代任何战机都无法实现)。
蜻蜓的飞行方式大体上包罗4种:

  • 悬停
蜻蜓的前后翅180°拍打,可以大概产生巨大的升力,用于悬停或迟钝飞行。

  • 速飞
后翅比前翅提前90°拍打,提供身体更多推力,加快飞行。

  • 急转
前后翅同时拍打,用于快速改变方向。

  • 滑翔
翅的频率和睦流保持同步,可以大概节省体力。

蜻蜓具有特异的身体构造

蜻蜓翅膀非常轻薄,翅脉呈网状结构,主脉四边形,次脉五边形或六边形。这种结构使得蜻蜓的翅膀在轻薄的基础上具备了韧性。与大多数昆虫差别,蜻蜓的翅膀是直接驱动的,飞行肌肉附着在翅膀基部。蜻蜓的动力/重量比很高,有文献证实,它们在追逐猎物时线性加快可达4g,在急转弯时加快可达9g。
人类制造飞行器的时间遇到了“颤振”困难,颤振指的是飞行器机翼在匀称气流中受到氛围动力、弹性力和惯性力的耦互助用而发生的大幅度振动,假如不能有用办理该标题,那么飞行器的安全性能急剧下降。

理论上来讲,蜻蜓应该也会发生“颤振”,但是可以大概在9g加快度下依旧安然无恙的蜻蜓是怎么做到的呢?
原来蜻蜓的每片翅膀前缘的上方,都有一块漂亮的角质加厚部门,生物学上叫翅痣或翼眼,这就是蜻蜓用来克服飞行时产生"颤振"的装置,它起着飞行平稳的作用。假如把这块黑痣切除后再放飞,就会看到它飞得荡来荡去,没有原先那样平稳了。人们发现蜻蜓的这个秘密以后,就把它借用到飞机上,在飞机两翼末端的前缘,制成翅志下的是平衡棒,能保持飞机在飞行中的平衡!
消除"颤振"的翅痣
于是,科学家仿照翅痣为飞行器机翼上增加了雷同结构,消除了"颤振"。
蜻蜓翅膀具有纳米抗菌特性

蜻蜓翅膀的纳米结构通过将细菌撕成碎片来杀死细菌,进而使翅膀免受细菌的侵染。科学家使用电子显微镜观察蜻蜓翅膀外貌的纳米结构,该结构使得其翅膀具有一种不可思议的抗菌特性,通过使用这种能力,研究人员希望他们可以制造出抗菌外貌涂层,医疗航天将会受益。
亚显微结构


蜻蜓的构造和飞行技能使得其成为飞行界的霸主,现在的无人机仍做不到像蜻蜓如许任意飞翔,不外等科学家揭开蜻蜓全部秘密,信任在不久的将来,新一代仿生飞行器会出现在人们眼前。
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