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1.2 如何实现空中飞行
对飞鸟等飞行高手进行简单模仿是愚蠢之举
只要能在空中飞行,即使不配置特殊的道具,也能安全地从高高的悬崖上飞降而下。若经过助跑的飞落过程还能实现水平方向的移动,此时的轨迹便是抛物线。实际上,由于受空气阻力的作用,其轨迹与抛物线会略有差异。
自然界就存在利用空气的阻力移动的动物,森林中的飞鼠便是其中之一。飞鼠的皮肤发达,连着前后两肢的膜一旦打开,犹如张开的伞叶。飞鼠在落下的同时获得升力,从而可方便地向相邻的树木等移动。据说,该膜就是翼的原始形态。在降落过程中,空气流对翼产生的升力抵消部分重力,许多鸟都是以这种方法飞行的,人造的滑翔机也基于同样的道理。
像飞鼠这种只能使下落延长的飞行及风筝的飞行受到诸多限制。例如,不能从平地起飞,在无上升气流的无风状态不可能维持一定的高度等。
许多鸟和昆虫靠翅膀获得前进的力(推力)和浮力(升力),从而能在空中自由自在地飞行。从前,梦想在空中自由飞翔的冒险家曾经做出过酷似鸟翼的机构,但试飞都以失败告终。人们得出的结论是“制作像翅膀那样的,能支持超过50kg人体体重的翼是不可能的。”(随着材料和控制技术的发展,扑翼无人机已经研制成功。)鸟经历长期的进化过程,不仅形成巧妙的翼,而且具有得天独厚的身体:结实而中空的骨骼、强有力的肌肉,使它能高效率动作,既轻盈又强韧。但即使像白天鹅这种大型鸟类,其体重也不过10kg左右。
千百年来,无数先驱的飞行之梦始终未能实现,直到20世纪,情况才发生了变化。仅经过百余年,数百吨的机体也能直入云霄,而且飞行速度远非鸟类所比。
本节重点
(1)利用空气阻力在空中移动的飞鼠。
(2)简单模仿鸟的飞行之梦未能实现。
(3)人类仅经过100年就能使数百吨的机体在空中飞行。