#科学家#蜻蜓:飞行的王者,科学家研究数十年,一直吃不透关键技术!


#科学家#蜻蜓:飞行的王者,科学家研究数十年,一直吃不透关键技术!
文章图片
#科学家#蜻蜓:飞行的王者,科学家研究数十年,一直吃不透关键技术!
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 。
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 。
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 。
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 。


推荐阅读