相當狹小的昆蟲,按照空氣動力學的理論來分析是絕對不會飛的。而最後的結論是:大黃蜂之所以會飛,是因為沒有人告訴它,它不會飛。相信這個聽上去沒有多少 定翼型在定常氣流中所產生的升力進行計算,這種方式對固定翼飛行器是有效的。可是,我們每個人都能區分昆蟲和飛機,不光因為昆蟲體積小,還因為昆蟲是使用 振翅的方式飛行。在這種飛行方式下的空氣動力學理論被稱為非定常流理論。根據這個理論,科學家們計算出大黃蜂在上下撲騰翅膀的時候,勉強可以飛行,條件是 這位大黃蜂兄必須是空手才成(原文是不考慮空氣粘性)。 但事實上,我們看到的大黃蜂幾乎都能輕快地飛行,有些時候甚至還帶有行李。理論和事實的差距促使科學家們繼續尋找答案。很快,有人發現大黃蜂在飛行 時,翅尖的軌跡並非是單純的上下運動,而是呈現一個“8”字型或者“o”型的運動軌跡。1996年,劍橋大學的生物學教授C. P. Ellington透過對活體昆蟲的吊飛實驗發現,在大黃蜂向下拍動翅膀時,將在翅的前緣產生一個渦,被稱為前緣渦(theLeading Eadge Vortex)。由於這個渦的存在,導致翅面的上方產生一個低壓區,從而獲得向上的升力。當翅向內扭轉結束後,這個渦就脫落掉了。在下拍的餘下階段將產生 第二個前緣渦,這個渦是由於翅以較大的攻角相對於空氣運動而產生的。因為下拍時間短,在發生失速以前,這個前緣渦一直沒有從翅上脫落,直到下拍結束。由於 當時的技術限制,無法測量昆蟲翅根部所受的力,對這兩種機制產生的升力大小仍沒有清楚的認識。 最近幾年,流體力學的發展從測量轉為數值模擬。科學家們再也不用去野外捕捉大黃蜂了,只需要在計算機中建立數學模型,就能知道大黃蜂振翅的各個階段, 在各方向上的受力情況。透過這種分析方法我們終於知道,大黃蜂不但能夠自己在空中飛行,還能透過改變翅膀運動的頻率、軌跡形狀,方向和攻角,靈活地變化飛 謹以此文獻給張大亮老師
相當狹小的昆蟲,按照空氣動力學的理論來分析是絕對不會飛的。而最後的結論是:大黃蜂之所以會飛,是因為沒有人告訴它,它不會飛。相信這個聽上去沒有多少 定翼型在定常氣流中所產生的升力進行計算,這種方式對固定翼飛行器是有效的。可是,我們每個人都能區分昆蟲和飛機,不光因為昆蟲體積小,還因為昆蟲是使用 振翅的方式飛行。在這種飛行方式下的空氣動力學理論被稱為非定常流理論。根據這個理論,科學家們計算出大黃蜂在上下撲騰翅膀的時候,勉強可以飛行,條件是 這位大黃蜂兄必須是空手才成(原文是不考慮空氣粘性)。 但事實上,我們看到的大黃蜂幾乎都能輕快地飛行,有些時候甚至還帶有行李。理論和事實的差距促使科學家們繼續尋找答案。很快,有人發現大黃蜂在飛行 時,翅尖的軌跡並非是單純的上下運動,而是呈現一個“8”字型或者“o”型的運動軌跡。1996年,劍橋大學的生物學教授C. P. Ellington透過對活體昆蟲的吊飛實驗發現,在大黃蜂向下拍動翅膀時,將在翅的前緣產生一個渦,被稱為前緣渦(theLeading Eadge Vortex)。由於這個渦的存在,導致翅面的上方產生一個低壓區,從而獲得向上的升力。當翅向內扭轉結束後,這個渦就脫落掉了。在下拍的餘下階段將產生 第二個前緣渦,這個渦是由於翅以較大的攻角相對於空氣運動而產生的。因為下拍時間短,在發生失速以前,這個前緣渦一直沒有從翅上脫落,直到下拍結束。由於 當時的技術限制,無法測量昆蟲翅根部所受的力,對這兩種機制產生的升力大小仍沒有清楚的認識。 最近幾年,流體力學的發展從測量轉為數值模擬。科學家們再也不用去野外捕捉大黃蜂了,只需要在計算機中建立數學模型,就能知道大黃蜂振翅的各個階段, 在各方向上的受力情況。透過這種分析方法我們終於知道,大黃蜂不但能夠自己在空中飛行,還能透過改變翅膀運動的頻率、軌跡形狀,方向和攻角,靈活地變化飛 謹以此文獻給張大亮老師