光滑机翼阻力小?蜻蜓翅膀,让科学家重新认识空气动力!

  长期以来,蜻蜓作为一种特殊的昆虫,深受广大科学家的关注,从蜻蜓身上,科学家学到了很多,比如模拟昆虫复眼结构的光电设备,模拟翅斑的高速机翼颤振设计配重等等,都让科学家们叹为观止,但是蜻蜓带给科学家的冲击,还远远不止这些,就飞行性能而言,蜻蜓可以算是全世界最好的飞行器,没有之一,任何人造的飞行器都在蜻蜓面前毫无还手之力。

  蜻蜓具备了多重特殊飞行功效,让科学家非常着迷,一个是飞的很快,蜻蜓是自然界飞行速度最快的昆虫,飞行速度可达每小时40公里,冲刺飞行速度可高达40米/秒 ,可以说是小身板大能耐,但是蜻蜓还有更惊人的表现,机动性非常好,可以快速转弯而且甚至可以侧飞,也可以做到突然直上直下,而且还可以悬停,也可以垂直起飞和降落,蜻蜓一身,就集中了人类战斗机,直升机的所有优点。

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  蜻蜓:不客气的说,人类最先进的飞机,和我相比都是垃圾!

  空气动力学家对蜻蜓研究几十年,不断发现蜻蜓的“特异功能”,而且还推翻了几十年来人类在空气动力学上的根本认知,比如最常见的根本规律是:机翼越光滑越好,光滑机翼阻力小,性能更高!

  飞机飞行最主要依靠发动机提供推力克服阻力从而前进,这一点和蜻蜓毫无二致,人类设计的飞机,机翼外形和蜻蜓翅膀平面形状非常相似,都是平面形状的薄板,但是经过仔细研究后,科学家们很吃惊的发现,蜻蜓翅膀表面完全不光滑,多处凹坑和褶皱,和人造飞机机翼完全相反,不是说光滑机翼阻力才小吗?

光滑机翼阻力小?蜻蜓翅膀,让科学家重新认识空气动力!
  左侧是人类机翼剖面,光滑流线,右侧是蜻蜓翅膀剖面,坑坑洼洼,但是性能不差!

  按照常规气动理论,人类设计的光滑机翼阻力应该小于褶皱翅膀,但是科学家经过研究发现,在蜻蜓飞行区间,这种特殊的褶皱翅膀,升力系数和阻力系数和光滑机翼几乎相等!而进一步的研究则证明,蜻蜓的翅膀还具有更强的能力,常规平直机翼失速迎角大多在15度左右,但是蜻蜓坑坑洼洼的翅膀则可以轻松做到25度以上,这还仅仅是静态风洞吹风实验,并非实际飞行,实际飞行,蜻蜓的翅膀,最大迎角可以做到60度迎角!

  经过认真分析,科学家终于发现蜻蜓翅膀的奥秘,良好的气动特性是由于其特殊的褶皱结构,不同于光滑翼型,褶皱翼型表面凹凸不平,导致气流在经过这些凹陷的表面后会出现驻留的涡,这些驻留涡会滞留在褶皱内部,填充到凹陷的位置,从而使褶皱翼型类似光滑翼型。

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  即使经过无数的解剖仿制,吹风,实验,人类还远远没有搞清楚蜻蜓高性能之谜

  对于蜻蜓机翼气动的研究给科学家打开了另外一个世界,这也为新型无人机研发注入了新的活力,蜻蜓翅膀结构容易仿造,一共两对,蜻蜓的翅膀,这并不是核心难点,最大的难点还在于蜻蜓的飞控系统,这一点和人类飞行器类似,人类仿造蜻蜓翅膀结构已经成功,但是人类制造的蜻蜓,却差距甚远:高速,高机动,悬停以及直上直下,遇到阵风自动保持稳定,如何圆满模拟蜻蜓在各种机动下的控制,这是科学家最难于掌握的技术。

  人类无人机种类很多,性能也很先进,为何要苦苦抓着小小的蜻蜓不放?原因是,人类无人机飞行效率低,无法兼容高速,机动性,悬停等功能,而且蜻蜓的扑翼设计,比常规人类机翼更加节能,更加高效。

  美国一家公司最近宣称仿制成功蜻蜓类型侦察无人机,已经开始投入军队使用,或许未来,全世界还会有一大波蜻蜓无人机热潮,带来航空技术技术向前发展。

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