扑翼飞行原理探索

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扑翼飞行原理探索

作者：苗沐霖

来源：《科教导刊·电子版》2016年第31期

摘 要 扑翼飞行起飞时的高升力和推动力主要来自于翅膀推动空气的反作用力。鸟类、昆虫类翅膀的结构和运动方式可以产生有效的高升力和推动力，对扑翼飞行原理的研究有助于对微型飞行器的设计和开发。 关键词 扑翼飞行 高升力 推动力 0引言

动物的飞行是借助于翅膀来完成的，鸟类的翅膀具有特殊的形状，截面如图1所示，它的上表面略微凸起，当鸟在空中飞行的时候，具有一定的水平速度，翅膀上表面的空气流速大于下表面的空气流速，根据伯努利原理，上表面受到的空气压力小于下表面的空气压力，上下表面的气压差产生了高升力，鸟可借助于这个力在空中滑翔。

人们对鸟类翅膀的研究创立了空气动力学，发明了飞机，推动了人类航空事业的发展。但鸟类的飞行与飞机不同，飞机属于固定翼飞行，飞行时它的机翼是固定不动的，起飞时，首先要具有足够高的水平速度，才能产生出足够大的升力。而动物的飞行只需原地拍动翅膀即可起飞，不需要水平速度，甚至能垂直起落，属于扑翼飞行。显然，扑翼飞行原理上是不同于固定翼飞行的。

自然界所有飞行生物无一例外地都采用了扑翼飞行方式，包括：鸟类、昆虫类和蝙蝠类.对于扑翼飞行，目前还没有一套完整的空气动力学理论，扑翼飞行器的研究也发展缓慢。那么，动物的翅膀究竟是如何工作的呢？

研究表明，动物翅膀的运动十分复杂，并不是我们想象的那样，只是做简单的上下扑动。动物翅膀的工作原理也远比飞机机翼复杂得多，其机理还尚未被人类完全认识和掌握，很多细节性的问题还有待于深入研究。笔者也就此进行了观察和思考，并结合有关的物理学、生物学知识，对其飞行原理进行了初步探索。 1鸟类的飞行

任何在空气中飞行的物体，克服重力的途径有三种： （1）空气的浮力（如气球）； （2）伯努利升力（如固定翼飞机）；

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