模拟翼龙可使飞机转弯半径减小14%

2011-6-21 13:33 来源: 中国科学院
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  美国的科学家日前宣称,通过模拟翼龙的外形对飞机的垂直尾翼进行重新配置,可将飞行时的转弯半径减小14%。这可大幅提高飞机的灵活性,有助于小型飞机在城市等环境中更轻松地避开障碍物。相关论文发表在最新一期《生物灵感与仿生学》杂志上。

  虽然现在四足动物物种只有鸟类和蝙蝠才能飞行,但第一次实现飞行的脊椎动物还属翼龙。这种会飞的爬行动物(并非严格意义上的恐龙)大约出现在2.2亿年前,灭绝于6500万年前。当时这些飞翔在天空中的翼龙形态差异非常巨大:大的翼展可达16米,比F-16战斗机的翼展(9.45米)还要长,小的就像一只麻雀,重量也只有十几克。但不论大小,它们的共同之处就是在头顶上都有一个片状的头冠。

  虽然早就有研究人员认为,这种头冠的作用可能有利于交配或散发体内多余的热量,但负责这项研究的美国佛罗里达大学的布赖恩·罗伯茨和瑞克·林德却认为,这个看似“多余的物件”一定会有其空气动力学上的作用。于是,他们设计了一架具有这种头冠结构的小型飞机来验证这一设想。与传统飞机尾部的垂直尾翼不同,研究人员将这种垂直尾翼放在了飞机的机鼻上。实验结果显示,这一改变让飞机的转弯半径减小了14%,但与此同时,它也降低了飞机在静态和动态下的稳定性。

  研究人员称,新设计可增加飞机的机动性和穿越障碍的能力,类似的设计更能提高飞机在低速飞行时的效率,并已在一些无人机设计中获得了应用。由于翼龙具有非常大的翼展和头冠,大型飞行器或许也可以采用这种设计。此前有关飞行器的设计灵感大都来自鸟类和蝙蝠,现在翼龙也能归入此类。

  林德说,翼龙项目是佛罗里达大学生物仿生学研究的一个重要部分,它为航空器的设计提供了新的灵感,目前已被列入该校的教学项目。此后,他们还将继续从鸟类、蝙蝠、昆虫和翼龙身上寻找新的设计灵感。