人类很多创造灵感都来自于大自然,我们把模仿生物的特殊本领,利用生物的结构和功能原理来研制机械或各种新技术的科学称为仿生学。在飞行器制造中,很多生物也为飞行器的发明和改进提供了思路,今天我们就来看一看部分飞行器中的仿生学。
鸟类与机翼形状
人类最初对飞行的认识,来自于鸟类。19世纪初,英国科学家凯利模仿山鹬的纺锤形,找到阻力小的流线型结构,对航空技术的诞生起到了促进作用。
法国生理学家马雷在其著作中介绍了鸟类的体重与翅膀面积的关系,而德国人亥姆霍兹发现飞行动物的体重与身体的限度的立方成正比。根据鸟类飞行结构的原理,人们制造了能够载人飞行的滑翔机,机翼形状正是其发自鸟类翅膀。
鹰与机翼翼尖小翼
飞机在飞行中由于上下压差的不同,翼尖附近机翼下表面空气会扰流到上表面,形成翼尖涡,使该区域机翼上下表面压差降低,导致飞机升力降低。通过长期观察大型鸟类(如鹰)飞行,发现它们在飞行中展开翅膀向上偏折羽毛以减少阻力,从而实现远距离滑翔。受此启发,设计师们发明了翼尖小翼,并安装在运输飞机上,以减少飞机阻力。
海鸟与机头探测器
海鸟可以通过喙部察觉出空气中的阵风荷载量,并通过调节翅膀的形状抑制升力,根据这一启发,新型空客AXWB通过安装在机头的探测器可以检测分离并利用其可移动的机翼表面提高飞行效率,由此实现节能减排。
蜻蜓与抗震颤装置
飞机在高速飞行时,常会引起剧烈震动,甚至有时会折断机翼而引起飞机失事。而蜻蜓每个翅膀前沿都有一块加厚的深色角质层或色素斑,依靠加重的翅痣在高速飞行时安然无恙,于是人们效仿蜻蜓,在飞机的两翼加上了长方形金属板,作为抗震颤装置,解决了因高速飞行而引起振动这个令人棘手的问题。
苍蝇与导航仪
苍蝇的后翅退化成一对平衡棒,飞行时,平衡棒通过一定的频率进行机械振动以调节翅膀的运动方向,是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家根据苍蝇的这一特征,研制出导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能,可使飞机自动停止危险的翻滚飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡。
蝙蝠与雷达导航
科学家发现蝙蝠在夜里飞行和捕食靠的不是眼睛,而是嘴巴和耳朵的配合来探路。蝙蝠用嘴发出超声波后,在超声波接触到障碍物反射回来时,用双耳接受信号并确定方位。科学家根据蝙蝠夜间飞行和捕食的方法,给飞机装上了雷达,雷达通过天线发出无线电波,遇到障碍即反射回来,显示在荧光屏上,驾驶员从荧光屏信息来确定飞机夜间飞行安全。
蝴蝶与机翼结构
蝴蝶翅膀上柔软的外模和血管时紧时松,使其能在任何飞行阶段都收放自如。工程师们效仿蝴蝶的这一结构特征,尝试在机翼设计中采用小型可移动表面及灵活的内部组件,从而提高飞行效率。
猫头鹰与气动噪声
猫头鹰拥有锯齿状的翅膀以及绒毛状的腿部羽毛,有助于猫头鹰最大限度地减少气动噪声,使其能够“悄无声息地”捕捉猎物。科学家们尝试将猫头鹰“无声飞行”的原理运用到飞机上,以减小飞机起飞和降落时发出的震耳欲聋的轰鸣声。
你还知道飞机上的哪些仿生学知识吗?
看完上述你有没有想到什么新发明呢?
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