工程师研究鸟类飞行,无人机将会被如何改进?

科幻网9月6日讯(王秀霞) 几个世纪以来,人们一直对鸟类的飞行着迷,鸟类为何能在空中如此敏捷地飞行?近日,发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究使用建模和空气动力学来描述海鸥如何改变翅膀的形状,以控制它们面对阵风或其他干扰时的反应。事实上,更深入地了解鸟类飞行可以帮助改进各种用途的无人机设计。

(图片来源:unsplash)

航天工程师克里斯蒂娜·哈维(Christina Harvey)表示:“鸟类很容易做出具有挑战性的动作,而且它们适应性很强,比如很常见的海鸥,简直就像顶级的滑翔机。我们很期待鸟类的飞行会为未来飞行器的改进做出贡献。”

哈维及其同事分析了22种鸟类在飞行过程中涉及到的飞行动力学原理。以前的研究倾向于关注空气动力学,即空气如何在鸟类周围移动;而哈维则将空气动力学与建模相结合,多层次描述鸟类飞行中的惯性特性,包括重心和中性点等。

(图片来源:Christina Harvey)

上图便是三种风洞模型的鸥翼。哈维团队记录了海鸥的飞行质量,以及它们从阵风等干扰中恢复的速度。他们发现,海鸥可以通过调整手腕和肘关节以及改变翅膀的形状等来调整它们面对干扰时的反应。通过研究鸟类反应时间,还可以深入了解鸟类的“可控范围”以及将鸟类飞行动力学应用于飞机。

随着无人机的使用越来越广泛,它们需要能够在复杂的城市环境中导航,这一点,鸟类就做得很好。哈维希望与其他院校研究人员合作,展开更深入的研究。“关于鸟类飞行还有很多悬而未决的问题,我期待看到新的发现。”这是哈维的愿望,也是我们科研努力的方向。

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