光滑機翼性能更好？蜻蜓翅膀，讓科學家重新認識空氣動力！

2023-03-31 06:22:14 3

長期以來，蜻蜓作為一種特殊的昆蟲，一直受到科學家們的關注。科學家們從蜻蜓身上學到了很多，比如模擬昆蟲複眼結構的光電裝置，模擬翼斑的高速機翼顫振設計砝碼等。這讓科學家們驚訝不已。然而，蜻蜓給科學家帶來了更多的影響。就飛行性能而言，蜻蜓可以被認為是世界上最好的飛機。他們中沒有人有任何能在蜻蜓面前反擊的人造飛機。

蜻蜓有多種特殊的飛行效果，這讓科學家們著迷。一是它們能飛得非常快。蜻蜓是自然界中速度最快的昆蟲。它們的飛行速度可以達到每小時40公裡，衝刺飛行速度可以達到每秒40米。它們可以說是小而有力的。然而，蜻蜓有更驚人的表現。它們非常靈活，可以快速轉彎，甚至可以側向飛行。它們也可以突然直線上下飛行。它們也可以盤旋，也可以垂直起飛和降落。蜻蜓擁有人類戰鬥機和直升機的所有優勢。

蜻蜓:歡迎你說，與我相比，人類最先進的飛機都是垃圾！

空空氣動力學家研究蜻蜓已經有幾十年了，並不斷發現蜻蜓的「特殊功能」。此外，幾十年來，它們顛覆了人類對空空氣動力學的基本認知。例如，最常見的基本規則是翅膀越光滑越好。光滑的機翼阻力較小，性能較高。

飛機飛行主要依靠發動機提供推力來克服阻力和前進，這與蜻蜓完全一樣。人類設計的飛機機翼的平面形狀與蜻蜓翅膀的平面形狀非常相似。它們都是扁平的薄板。然而，經過仔細研究，科學家驚訝地發現蜻蜓的翅膀表面完全不光滑，有許多凹坑和褶皺，這與人造飛機的翅膀完全相反。不是說光滑的翅膀阻力小嗎？

左邊是人類翅膀的輪廓，平滑的流線型，右邊是蜻蜓翅膀的輪廓，坑坑窪窪，但性能還不錯！

根據傳統的空氣動力學理論，人類設計的光滑機翼的阻力應該小於摺疊機翼的阻力。然而，科學家們發現，在蜻蜓的飛行區域，這種特殊摺疊翼的升力係數和阻力係數幾乎等於光滑翼的升力係數和阻力係數。進一步的研究證明蜻蜓的翅膀仍然有更強的能力。傳統直翼的失速迎角大多在15度左右，但蜻蜓顛簸的翅膀很容易達到25度以上。這只是一個靜態風洞吹風實驗，不是真正的飛行。在實際飛行中，蜻蜓的翅膀可以達到60度的最大迎角！

經過仔細分析，科學家們終於發現了蜻蜓翅膀的奧秘。良好的空氣動力學特性是由於其特殊的褶皺結構，不同於光滑翼型。褶皺翼型的表面是不平坦的，在氣流通過這些凹面後，會產生駐留渦流。這些駐留的渦流將停留在褶皺內部，並填充凹陷位置，從而使褶皺翼型類似於光滑翼型。

即使經過無數次的解剖學模仿、吹煉和實驗，人類仍遠未理解蜻蜓高性能的奧秘。

蜻蜓翅膀的空氣動力學研究為科學家們打開了另一個世界，這為新型無人飛行器的研發注入了新的活力。蜻蜓翅膀的結構很容易模仿。總共有兩對蜻蜓的翅膀。這不是核心困難。最大的困難在於蜻蜓的飛行控制系統，它類似於人類的飛行器。人類模仿蜻蜓翅膀的結構已經取得了成功，但人類製造的蜻蜓彼此相距甚遠:高速、高機動性、盤旋、上下直線、陣風時自動穩定。如何在各種機動下成功模擬控制蜻蜓是科學家們最難掌握的技術。

無人駕駛飛行器有很多種，它們的性能也很先進。你為什麼要抓著小蜻蜓？原因是無人駕駛飛行器的飛行效率低，不能兼容高速、機動、懸停等功能。此外，蜻蜓的撲翼設計比傳統的人類翅膀更節能高效。

一家美國公司最近宣布，成功仿製的蜻蜓偵察機已經投入軍事使用。也許在未來，全世界將會掀起一股蜻蜓無人機的熱潮，推動航空技術的發展。