为什么大型鸟类飞的时候翅膀不怎么动?

按我理解lz应该问了两个问题吧第一个是为什么大型鸟飞的时候翅膀不动。我认为主要是其本身就进化成了适于滑翔的体型(嗯,这是废话),具体就是翅膀展弦比大,看起来展长很长。一般来说在翼面积相等的情况下,增大展弦比,就能增大升阻比,所需升力不变,阻力就减小了。阻力小了,保持恒定(水平)速度滑翔时下降高度就慢些。这也是诸如全球鹰一类的长时间滞空的无人机设计成窄长直机翼的原因。不过也不能无限制增加展长,要综合考虑增加展长后的结构增重(或为减重做出其他牺牲比如成本),权衡在飞行性能上的收益来决定展弦比。当然除了体型以外,大型鸟还进化出了感知气流并利用上升气流恢复高度的技能,这省了肌肉和体重,这也很重要。有的甚至放弃了一定起降能力,要把巢筑在逆风处(比如信天翁)。大型鸟之所以选择这样飞行模式可能也是因为在进化上可能的选择也是有限的,假如它选择了羽翼面积相等的宽短羽翼,或许更适合高速的飞行,但需要相应的强劲肌肉。这个肌肉尺寸的增加不是无限的,会受到面积-体积律的限制。即便能有足够强劲的肌肉,还需要维持这个身体的大量能量,环境还没富裕到漫天都是猎物。所以选择滑翔的方式对大型鸟更适于生存些。不过大部分大型猛禽也没有发展到像信天翁那样极致的适于滑翔,它们的羽翼从鸟类整体来看是又宽又长,就是整体面积大,翼载(载荷/翼面积)低。滑翔时阻力会比信天翁大,但低翼载使其在俯冲捕食的末端制导上很有优势,低翼载也是以能量机动为指导设计的三代机的重要性能参数。它们的肌肉不足持续的拍翅,但足够用来滑翔和俯冲中减速并控制姿态,更适于捕食地面和低空猎物。第二个是飞机设计的仿生借鉴问题。实际上在最初人对空气动力学不甚了解的情况下,翼型设计参照的就是鸟翅膀。但现在飞机的飞行任务已与莱特飞机时期有很大不同,现代客机的尺寸,巡航高度、速度,也与鸟差异很大,关键地说就是,马赫数和雷诺数的不同。雷诺数是流体惯性力与黏性力比值的无量纲量,也是流场特征的重要参数,和尺寸、密度、流速都有关(参见 wiki )。风洞实验时要使实验对实际情况有对照价值的话,至少要保证这两个参数和预想实际情况相等。从数据上看,现代客机的升阻比是15-20,而擅长滑翔的鸟的升阻比有40,好的滑翔机升阻比也能有40以上,但那终究是不同环境下对比,不能把鸟低空低速的翼型与体型搬到飞机上。至于为什么普遍选定一万米、0.8马赫左右作为客机巡航高度、速度。只能说这是在长期实践积累后,权衡空运的收益和成本做出最佳选择。在超音速下,机体本身和油耗的成本会急剧增加。而在0.8-1.2马赫的跨音速段,即机体上有些部分是亚音速,而有些部分,比如机翼上表面后部已经达到超音速,对飞行不利。在超临界翼型( wiki )出现以前巡航速度极少超过0.8马赫。而再往低降巡航速度,单位里程的油耗又要增加了。说了以上这些,其实还有其他的仿生借鉴。比如翼梢小翼( wiki )降低翼尖涡造成的诱导阻力,就是从鹰最外端的羽毛上翘中获得灵感。有的减阻覆膜的沟槽,和高尔夫球带坑的表面,和鲨鱼皮泳衣都是一个道理,利用表面涡降低摩擦阻力。(好吧,这个不是来自鸟)同样鸟类还有很多仿生的潜力,比如鸟,无论是个体动作还是集体行为,对涡的利用十分高效,研究其机理对气动理论,新式增升方法,小型无人机研制都具有指导意义。(感觉中间偏题了我也就是想哪写哪而已)
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