视点

蜜蜂机器人这种只有80 mg重的小型装置被称为"蜜蜂机器人",它由美国哈佛大学工程与应用科学学院设计,有一对飞行时嗡嗡作响的翅膀,每秒钟拍打120次。蜜蜂机器人拥有极薄的翅膀和由压电致动器制成的"飞行肌肉"。每个翅膀都被固定在线腿上方一个细长的碳纤维躯干的顶部。和真正的苍蝇一样,这些翅膀可独立活动、旋转和拍打。拍打翅膀时产生向下的气流,使蜜蜂机器人升到空中。它向前和向后飞行都是靠倾斜身体来完成的。将来它的潜在用途包括搜索与营救、监视、环境监测,甚至引领真正的蜜蜂给农作物授粉等。     

肌肉和气流的完美组合

昆虫独有的飞行能力令科学家叹为观止。按照传统空气动力学原理来看,蜜蜂是根本无法飞上天的。昆虫飞行是20世纪的一大谜团,最近人们才终于发现它们飞行轨迹中所显露的一些奥秘——空气动力学诞生之初,科学家就注意到昆虫的飞行有点诡异。早期研究表明,昆虫是通过快速拍打它们的翅膀来飞行的,可这种力量太小,依据它们的体重与飞行力量比率,科学家根本不可能制造出人类的飞行器。     

创新要勇于质疑问难

生物学界一直认为,蜜蜂、苍蝇、蚊子等昆虫都是哑巴,它们没有发音器官,但却有会叫的翅膀,这些昆虫在飞行时不断快速扇动翅膀,使空气振动,这样就产生了嗡嗡的声音。在《十万个为什么》中也写到,蜜蜂的嗡嗡声来自翅膀的振动,每秒达200次,如果翅膀停止振动,声音也就停止了。     

像昆虫那样飞翔

每当人们凝视天上的飞鸟时,就渴望能摆脱地心引力的束缚,腾云驾雾飞行在无垠的蓝天,直至20世纪人类才实现了这种梦想。 飞机也像一般的鸟类和昆虫一样,依据某种空气动力学的原理飞行,即依靠其特殊的翼形来腾空的。道理很简单,一张薄的、略呈锥形的翼,使空气流过上翼面的速度快于流往下翼面的速度,换言之,在上翼面上压力较小,这种压力差便产生了上升的动力,这就要求飞机在空中向前飞行。     

蜻蜓的秘密

试图制造更新式飞机的航空工程师们,正在对蜻蜓(大自然最古老的飞行物)进行更密切的观察.这种小小的昆虫,身上五光十色,是一种令人畏惧的战斗机;它可以在空中盘旋、侧飞、倒飞,而且能以与其身体大小相比令人难以置信的速度高速前进。科罗拉多大学的研究人员把蜻蜓跟测量仪器连接起来,然后在它们飞行时拍照,发现这种昆虫所产生的升力相当于效率最高的飞机的三倍。秘密是:它们的双翼在振动时会改变形状,于是产生一阵阵微弱的旋风,旋风增加了升力。     

最小的温血动物蜂鸟

在美洲大陆的原始森林里栖息着一种袖珍鸟类--蜂鸟,体重仅2-3克,这是世界上最小的温血动物。蜂鸟飞行时能像蜜蜂一样连续而快速地拍打翅膀,同时发出嗡嗡的叫声,加上它形体小巧,看上去就像大黄蜂在空中飞行,因此人们给它起名为"蜂鸟"。与其他鸟类相比, 蜂鸟有两个非常独特的地方:一是在吸食花蜜时能在空中悬飞,二是能通过鸟喙的变形捕捉飞动的昆虫。科学家在美国威斯康星州野外用摄像机跟踪摄录蜂鸟的整个活动过程,包括它如何飞行,吃什么,怎样炫耀和求偶,以及如何保卫领地和在空中捕捉飞虫等,终于逐步弄清了这种鸟儿在生存方面所表现出来的一些不同凡响的生存技能。     

直升机是飞机吗

平时,常听不少人把直升机叫"直升飞机",这种叫法在一些报刊、广播、影视等介绍飞机知识时时常出现。其实,直升机不能称"直升飞机"。直升机和飞机虽同属航空器家族的成员,但它们的推进方法却有所不同:飞机飞行时是靠动力装置产生推(拉)力,在前进中是靠固定翼产生升力的;而直升机是依靠动力装置驱动旋翼产生升力的飞行器。直升机的旋翼安装在机身上方,分单旋翼式、双旋翼式和多旋翼式。单旋翼式直升机尾部还     

科技短讯

能学会飞行的机器人 虽然机器人一开始不会飞行,但科学家给机器人装上1米长的翅膀,配备流行的伺服电动机系统,并装上带有扩展指令组的成因算法程序,它能独自选用指令组和纠错方法,使它最终自己学会飞行。机器人的结构主要部分是两个1米长用轻木和薄塑料膜制成的翅膀,翅膀由大量微型马达驱动。机器人安装在     

分析昆虫翅膀的传感器

为了揭开至今仍未破解的昆虫飞行的谜团,日本东京大学信息工程系的一个科研组最近开发出一种可装到蝴蝶翅膀上的超微传感器。用来破解蝴蝶、蜻蜒等昆虫如何用翅膀飞行的机理。这种检测压力的微型传感器厚度只有0.3毫米,重量仅0．7毫克。其核心部位是一枚超薄硅片．通过该膜片在飞行中的挠曲程度分析蝴蝶翅膀上的空气压力变化。专家在翅宽6厘米的黑凤蝶翅膀上开孔装上这种传感器,并连接50厘米长的细线进行检测,结果表明,起飞时翅膀上的空气压力是正常飞行状态的2倍。     

仿生无人驾驶飞行器

美国亚利桑那大学的科研人员正在研发一种模仿鸟类及蜜蜂飞行的无人驾驶飞行器。这种飞行器能在空中长久停留，不受气流突变的影响。研究人员在买验室设计出一种电脑控制系统，既可使飞行器长久停留空中。又可作为安全导航系统，使飞行器安全穿越狭小空间，这与蜜蜂在回巢时的情况相似。此外，他们还模拟鸟类飞行原理，设法使飞行器从阵风及热流中吸收能量。这与传统设计大不一样，因为传统控制系统是要抵消空气中的乱流。     

扑翼轨迹对空气动力的影响

通过数值求解N-S方程研究, 在不同拍动轨迹下的蜻蜓翅膀所受的气动力, 对比了直线拍动、椭圆拍动、“8”字拍动和双“8”下的受力特性. 结果表明, 不同拍动轨迹下升阻力曲线的具有一个共同特征: 下拍阶段主要提供升力, 上提阶段主要提供推力; 几种拍动轨迹下的最大升力系数峰值都超过了5, “8”字和双“8”字拍动甚至超过了6, 远远超过稳态下的1; 相对于直线拍动轨迹(无横向偏移量), 椭圆型轨迹和双“8”字型轨迹均导致升力的降低, 而“8”字型拍动轨迹下的升力和推力却得到明显提高. 由于各种需要, 昆虫在飞行过程中需不时地改变翅膀的拍动状态. 研究昆虫飞行不同拍翅模式下的受力特性对微型飞行器的机动飞行设计有参考意义.     

世界最小摄影飞机

荷兰科学家最新研制出了世界上最小的摄影飞机——翼展长约10cm,重量仅3g。它看上去更像是一只蜻蜒,尤其是拍打翅膀飞行时的样子。这只被称为代夫尔的微型摄影飞机,可以携载微型摄像仪,将实时观测到的视频景像传输出去。这种机翼薄膜采用轻质木材和碳材料制成,由重量仅1g的微型锤聚合电池提供能源,该电池1h产生30mA电流,足以保持这种昆虫大小的飞行器飞行3min以上。其摄像仪仅重0．4g,     

飞吧,苍蝇机器人

事情的起因是我将一种比指尖还小的薄翼式苍蝇机器人锚定在两根拉紧的钢丝之间(相当于一个缩小的发射台的穿梭空间).当我打开电源开关后,15毫米长的碳纤维翅膀开始以每秒120次的速度来回拍打,就像真实的昆虫翅膀那样拍打扭动--机器人像出膛的子弹一般笔直沿着钢丝预设的轨迹前进.据我所知,这是昆虫般大小的机器人的首次飞行.     

怎么·什么·为什么

在空中飞的飞机和在地上跑的汽车、电车等不同,它没有一个供测量用的基准物体。因此,要知道飞机的飞行速度,只好通过测量空气的流速这个办法来解决。 但话虽如此,要在高速飞行的飞机中测量空气的流速可不是那么容易的事。要利用一种叫做“皮托管”的工具。 皮托管是个双重管,一个管口可直接接收气流,另一个管子的管口同气流方向成直角(因此不会受气流     

昆虫为什么会长翅膀

昆虫为什么会长翅膀?这个问题似乎太简单了,许多人都能毫不犹豫地回答:"当然是为了飞行."但至今发现最早的昆虫化石显示,有翅昆虫的存在可以追溯到大约35 000万年前,这比鸟的进化史还长,而且,史前的昆虫只有短而宽的小翅,不能产生足够的空气动力使其凌空飞舞.自从昆虫翅膀进化理论产生以来,生物学家们一直对此感到迷惑不解.     

昆虫与机器人

要让机器人像昆虫一样思考是很困难的,但是解决这个难题之后,机器人就可以像苍蝇一样灵敏,科学家也可以借机器人了解昆虫的运动。"泰瑞二号"看起来像机器人,发出的声音也像机器人,但走起路来却像昆虫。它会伸出缆线触角,6只脚的机械关节则会在走路时发出金属的嘎嘎声。但是它却能够以稳健的步伐,坚定地跨越实验室的地板。     

雨燕翅膀的启示

正飞机设计师从飞鸟的翅膀中学到了什么?当著名的美国F-14"雄猫"军用飞机在2006年退役的时候,迄至当时最成功的"可变翼"飞机技术实验也跟着被搁置了下来。这种技术是人们通过观察鸟类飞行而获得的,其设计理念是:在飞行中,飞机根据飞行速度的变化而不断地改变机翼的形状,以充分发挥空气动力学优势,达到最佳飞行性能。对当时的机械师来说,如何让飞机的机翼能像鸟扑翼那样改变形状是一个难题。尽管"雄     

以蜜蜂为师的微型间谍飞机

英国科学家最近称,他们正在研究蜜蜂的飞行方式,探讨能否打造出具有可拍动机翼的微型无人飞机,供军事或产业刺探情报使用。研究人员对于他们能解决空气动力学问题相当有信心,并称小到能安置在昆虫身上的微型间谍照相机和计算机早已力所能及。无人机体积仅为昆虫大小,可“供侦测生物武器之用,但不太可能直接充当武器”,因为体型太小不足以携带炸弹。但能“降落在敌方载具上留下标记,充当未来攻击的指引。”民间当局可利用它们来从事“交通监视、边界侦察、消防救难作业、野生动植物调查以及在诸如发生核事故时侦测特定物质等”,它们还能奉派…     

昆虫飞行有奇招

正许多人都以为鸟类是自然界最善于飞行的动物,实际上并不是这样。飞行本领最高超的,首先要推飞虫。有些昆虫除了具有惊人的"长跑"本领以外,还能在茫茫大海上空不迷失方向,准确地向目的地前进。比鸟翼更先进的翅膀昆虫最初是没有翅膀的,这从泥盆纪中找到的跃尾虫化石可以证明。后来,在石炭纪中,才开始出现能飞的昆虫。那时的飞虫,体形比较笨重,像蜻蜒那么大,身上长着两对翅膀,飞行时     

昆虫为什么会长翅膀

昆虫为什么会长翅膀？这个问题似乎太简单了,许多人都能毫不犹豫地回答：“当然是为了飞行。”但至今发现最早的昆虫化石显示,有翅昆虫的存在可以追溯到大约35000万年前,这比乌的进化史还长,而且,史前的昆虫只有短而宽的小翅,不能产生足够的空气动力使其凌空飞舞。自从昆虫翅膀进化理论产生以来,生物学家们一直对此感到迷惑不解。有些生物学家认为,这种小翅可能已经用于飞行。进化论者确信昆虫翅膀的变化是逐渐发生的,因此昆虫在进化到有全翅之前,肯定已经长有小翅。他们还坚持认为小翅必定是有用的,否则就不会进化成全翅。那么,昆虫翅膀进化的客观需要性又是什么呢？