
正如任何害怕飞行的人都会告诉您的那样,飞行是一个谜。
装满人的重飞机可以保持高位令人难以置信。即使是专家也承认,我们对飞行的了解很多,包括为什么动物比最好的飞机要好得多。
一些例子:
- 一辆黑鸟喷气式飞机飞行将近2,000英里 /小时,每秒覆盖其自身长度的32个。但是一只普通的鸽子覆盖了其75个体长的一秒钟。
- 特技飞行A-4天鹰队的滚动速率约为每秒720度。谷仓燕子的卷率每秒超过5,000度。
- 一些军用飞机可以承受8-10 g的重力(地球的重力等于1 g)。许多鸟通常会经历大于10 g的G福利,最多可达14 g。
当涉及到空气中的灵活性和效率时,鸟,蝙蝠和昆虫的表现很容易超过飞机。研究人员希望对动物进行更仔细的研究可能会揭示一些飞行背后的秘密。
模仿动物
几乎所有的空中动物都使用拍打翅膀飞行。
当人类第一次梦见飞行时,许多人自然而然地想模仿鸟类并创造出可凹陷的翅膀。
在13中Th世纪哲学家和方济各会修道士罗杰·培根提出了一辆拍打翼车辆的想法,在15号中Th世纪,莱昂纳多·达文奇(Leonardo Davinci)素描的飞行器带有拍打的翅膀。
但是早期尝试像动物一样飞跌倒。对于承载人的重量的车辆,创建必要的升力和推力所需的拍打速度是无法克服的障碍。直到人们尝试使用稳定的翅膀,空气动力学的复杂程度要不那么复杂,他们才真正能够脱颖而出。
第一批人类的航班涉及滑翔机,并在1852年著名地是巨大的蒸汽驱动飞艇。
1903年,赖特兄弟(Wright Brothers)著名地制作了第一个受控,持续的,持续的较重的人类,使用固定在适当位置的机翼的装置。自从他们的成功以来,大多数携带人类的飞机都以固定的翅膀效仿。
亚利桑那大学航空航天与机械工程教授Sergey Shkarayev说:“由于拍打飞行的性质是如此复杂,因此很难复制。”人们意识到,要处理固定的翅膀要容易得多,就像鸟类飙升时那样。但是你仍然需要一个螺旋桨。鸟类没有这种非常重要的发明,例如轮子或螺旋桨。人们提出了螺旋桨和固定的翅膀的组合。这就是赖特兄弟成功的方式。”
迷你飞机
尽管我们的747人为我们提供了很好的服务,但固定翼飞行仍存在局限性。
“和拍打翅膀我们预计他们将拥有一些固定翅膀的品质,例如像蜂鸟一样进行敏锐的动作的能力,” Shkarayev说。
拍打翅膀还可以使飞行员悬停在一个位置,以非常缓慢的速度飞行,并对不断变化的环境条件(例如风湍流,雨水和雪)进行更灵活的反应。这种灵活性甚至使鸟类和昆虫能够用破裂的翅膀飞行。
Shkarayev设计称为微型航空车辆(MAVS)的拍打翼微型飞机。他的传单的翼展为5至8英寸,可以远程控制。
这些机器受到军队的高度追捧,也可能具有科学和商业用途。
密歇根大学航空航天工程系主席Wei Shyy说:“对微型技术非常感兴趣。” “例如,您可以在阿富汗或伊拉克派遣其中一辆传单进行监视。他们可以派遣他们飞出来监视情况,拍摄视频并查看现场的真正发生的事情。或者,当您不想派人时,您可以将其送入核灾难区。”
为了更好地设计他的飞机,Shyy拍摄鸟类并设计计算模型来试图了解它们的空气动力学。
机翼物理学
当鸟类和昆虫飞行时,它们的翅膀会不断变化以适应环境条件。但是这些变化的翅膀的物理学很复杂。
他说:“真正需要多少灵活性?如果您的灵活性太大,您可能会变得草率,也许比没有灵活性更糟糕。” “这是一个大问题。”
彼得·伊夫朱(Peter Ifju)是佛罗里达大学(University of Wei Shyy)的佛罗里达大学机械和航空航天工程学教授。
他说:“我认为我们还有很长的路要走要弄清楚一些更大的问题。” “从身体上讲,他们在空中做什么以产生如此有效的升降机?我们只是不了解各种流动物理学。我们可以看到他们在做什么,但我们不明白这与空气的相互作用是如何相互作用的。”
他说,从基本的角度来看,鸟类像人们通过水一样在空中游泳。当我们游泳时,我们将水从我们身上推开,以使推力向前和向上产生,同时试图引起尽可能少的阻力。
他说:“鸟类也有类似的哲学。”
动物永远一些优势在机器上,例如使用其神经系统来感知周围环境的微妙之处并相应地改变其飞行的能力。
Shyy说:“我们不只是试图复制自然。” “大自然做的事情,我们根本无法做到。我们正试图对自然进行基本的理解,然后应用工程专业知识。”
Ornithopter爱好者
自然飞行不仅很受欢迎军事应用。一个爱好者社区已经围绕着Ornithopters爆发,这是拍打翼车辆的另一个术语。
“多年来,很多人都追求这个想法的原因不是任何实际应用,而是要证明可以做到这一点,”建立了flapinging翼业余爱好者的枢纽Ornithopter Zone网站的Nathan Chronister说。 “在飞机发明之前,几百年前就抓住了这个想法。这是合乎逻辑的。人们看着鸟儿飞行,以为我们也可以做到这一点。最终比飞机在技术上更具挑战性。但是,仍然有些人想表明我们可以驾驶鸟类的方式,也是如此。”
Chronister研究了鸟类鸟鸟的历史,并设计了自己的车辆在翼展上从6英寸到5英尺。他参与了Ornithopter Society,该协会发布了有关Ornithopter Design的最新信息的季度新闻通讯。
他说:“人们对鸟类感兴趣的人通常是喜欢从事技术挑战的人。” “这是出于对鸟类飞行的钦佩,并享受了试图模仿这一点的挑战。”
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