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很早人类就有飞向天空的梦想 ， 人们也一直非常羡慕鸟儿 ， 只需要轻轻拍打几下翅膀就可以在天空中任意翱翔 。 后来人类的很多飞行技术都是模仿鸟儿进行设计的 ， 但认真思考一下你就会发现 ， 人类设计的飞机都是固定机翼的 ， 为何不设计像鸟儿一样的扑翼式飞机呢？
鸟类是如何飞行的？鸟儿的飞行主要分成两个部分 ， 扑翼飞行和滑翔飞行 。 扑翼飞行是鸟类飞行的基本方式 ， 也就是鸟儿扑打翅膀的过程 。 在翅膀扑打过程中 ， 翅膀会将空气快速往下推 ， 在反作用力的作用下 ， 鸟儿便可以获得向上的升力 。 特别是在起飞以及飞行中需要获得更大的升力和冲力时 。 鸟类飞行时靠双翼快速、有力扇击而产生动量 。 在世界著名期刊《Nature》中 ， 就有科研人员发表了一篇关于蜂鸟飞行过程中的空气动力学研究 ， 描述了蜂鸟飞行过程中周边空气的流动状态 。
蜂鸟飞行时周边气流走向
另外鸟类翅膀上的羽毛还有着非常特殊的结构 ， 首先鸟类的羽毛非常的光滑 ， 这在一定程度上减少了飞行过程中的阻力 。 并且鸟类的骨头和羽毛都是中空结构 ， 大大地减少了翅膀的密度 ， 减轻了自身的重量 。
鸟的骨头以及羽毛都是空心结构
下图是鸟类翅膀羽毛的分布 ， 在翅膀向上挥动的时候 ， 鸟类翅膀上的羽毛可以像百叶窗一样打开 ， 使气流穿过翅膀 ， 因此翅膀在往上挥时 ， 产生的阻力很小；当翅膀向下挥动的时候 ， 相当于百叶窗关闭 。 此时的翅膀就变成了密不透风的墙 ， 向下挥动的时候 ， 空气就会给翅膀很大的向上的力 ， 也就是升力 。 当升力大过重力的时候鸟就可以起飞离开地面 。
不同动物飞行过程中翅膀的运动轨迹
当鸟类扑翼式飞行达到了一定的速度后则会开始滑翔 ， 滑翔过程中 ， 由于鸟类翅膀与水平面之间存在一定的仰角 ， 同时鸟类翅膀的流线结构能够产生康达效应 ， 从而在滑翔的过程中不断保持升力 。
鸟儿滑翔过程受力
为什么人类不制造扑翼式飞机？首先我们想象一下 ， 如果一架重达200吨的飞机像鸟儿一样拍打翅膀将会是什么样子 。 如果想象不到 ， 可以参考一下下面这张图 。 没错 ， 很有可能想图中的情景一样 ， 直接散架 。
我们要知道 ， 一架普通中型飞机的重量为200吨左右 ， 而单片机翼的长度约为12米 ， 并且飞机的机翼如果摆动起来 ， 这还是一个费力杠杆的结构 ， 只有依靠强大的动力才能够实现扑打 ， 这对材料的结构提出了非常严格的要求 。 与固定的机翼相比 ， 机翼扑腾过程中会被不断弯折 ， 交错的应变会逐渐破坏材料的结构 ， 如果强度降低 ， 危险性也将大大增加 。
对机翼的耐久性测试
所以从技术上来说 ， 重量级的飞行器天生就不适合扑翼式飞行 。 从理论上来说 ， 扑翼式飞行能够实现更多高难度动作以及更精准的飞行控制 ， 但这依赖着动物身上所拥有的无数个传感器 ， 无论是鸟类还是昆虫 ， 身体任何一个部位的感应到周边环境的变化 ， 都立刻可以对飞行姿势以及飞行力度进行调整 ， 而人类科技远达不到这个水平 。
蜂鸟飞行过程中可以直接在空中实现悬停
另外机翼扑打过程中也会带来巨大的震动 ， 如果你所坐的一个飞机在飞行过程中机身不断地上下摆动 ， 相信你肯定也受不了吧 。
人类目前所制造的扑翼式飞行器仅限于一些较小的仿生飞行器 ， 这类飞行器在生活中可以作为娱乐玩具 ， 但在军事方面也能够发挥巨大的作用 。 因为这类仿生飞行器可以做得非常小巧 ， 同时外观以及飞行行为又与昆虫或者鸟类十分像 ， 因此隐蔽性也很强 。
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