昆蟲振翅飛行的原理是什麼?人類有沒有利用這種技術的飛行器?

時間 2021-05-06 04:36:31

1樓:fox

有很多的研究,最近幾年,國外的fasto,國內的南航是行業內翹楚吧。利用反卡門渦街,在低雷諾數飛行方面效率極高,感覺應用前景還是很廣闊的,就是機械結構和能量利用比生物差多了

2樓:王剛

非定常空氣動力學

可以看兩篇文章,一篇是98年Dickson發表在science上的Wing Rotation and the Aerodynamic Basis of Insect Flight

Wing Rotation and the Aerodynamic Basis of Insect Flight

裡面以果蠅為例講了昆蟲飛行的三種機理,delayed stall, wing rotation 和wake capture。其中delayed stall佔了很大一部分,這是因為這講原來固定翼的失速攻角15度左右提公升到了30到40度,從而大幅增加了公升力係數,而這是由於前緣渦的穩定存在。

第二批是今年3月份nature上發表的Smart wing rotation and trailing-edge vortices enable high frequency mosquito flight

他研究了蚊子這種翼相對較為細長,但是撲動的amplitude比較小的生物,得出了其他一些空氣動力學機理,比如rotational drag和trailing edge vortex。

當然,這其中還有很多未解之謎。

人類當然有啊, 比如festo的smart bird等等。

3樓:

對於昆蟲翅膀這一級別的尺寸,雷諾數比較小。大尺寸的人造撲翼運動起來雷諾數會很大,流場和昆蟲的可能不同,個人感覺《天空之城》裡的撲翼機實際中飛不起來

4樓:朱輝

我是來吐槽的。以下答案有極大可能文不對題。

在空氣動力學上,撲翼機帶來的優勢並不會很大,因為產生渦公升力的話只需要三角翼之類的常見設計即可。當然這是針對常規尺度的飛機而言。

而在機械設計方面,撲翼機簡直就是災難。和固定翼飛機相比,需要的機構複雜得多,直接結果就是重量增加 、可靠性降低。

實際上,哪怕是變後掠翼這樣的設計對於機械設計來說已經很崩潰了,更不用說撲翼。

5樓:

撲翼的模式,如上圖所示。昆蟲,蜂鳥,都大同小異

雖然我不是做非定常空氣動力學的,但是撲翼通過產生Starting Vortex和Stopping Vortex來獲得高公升力算是基本的常識了。利用Vortex的在低雷諾數下獲得額外的公升力 or 提高公升阻比廣泛見於各類生物中,如魚,水母,昆蟲,蜂鳥。樓上有些答案面對如此明顯的渦還拿攻角來說事真的太業餘了

Vortex產生公升力的機理,簡單點說就是Vortex能在上表面產生Suction效應,有增公升的作用。固定翼裡也有類似的應用,比如邊條翼。但是實際的原理比起這種說法還要更複雜

知乎上還是有幾位真正做非定常空氣動力學的,期待他們能看到此題並好好解答吧

2023年 Nature 上有一篇科普文說得挺好了,附於此,摘要部分就說得比較清楚了,有條件的話可以下全文看一看

6樓:

Festo - BionicOpter_土豆

撲翼機可以簡單的看成是固定翼的機翼像鳥一樣上下撲動,所以,必須多出一套撲動的結構,這會增加飛機的重量;且翅膀在撲通的時候,因為作用力與反作用力的關係,機身實際上也在上下運動,假設你坐在這樣一架飛機裡,估計還沒起飛你就晃暈過去了,起飛估計也得是彈射。

但作為無人機來說,現在研究方向一般也就是用於偵查,因為你可以做成像鳥或昆蟲一樣,外觀具有隱蔽性,也可以像鳥或者昆蟲一樣幾乎停在任何物體上來進行偵查,不用像旋翼飛行器或者固定翼飛行器那樣在執行任務的時候飛行的動作也在消耗能量,從而獲得很長的續航時間。

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