貓頭鷹幫助科學家了解鳥類如何在狂風中飛翔
布里斯託大學和皇家獸醫學院的科學家們,已經發現了鳥類如何在狂風條件下穩住飛行的秘密。通過觀察在暴風雨條件下飛行的穀倉貓頭鷹的姿態,研究團隊發現了鳥類的雙翼是如何充當懸架系統,以吸收緩和空氣的力量。深入研究之後,相關成果還有助於打造更加靠譜的小型飛行器。
該校航空工程系的Shane Windsor 博士稱:“鳥類通常在靠近建築物和地形的大風情況下飛行,陣風的速度與飛行速度保持一致”。
有鑑於此,應對強風和突變風的能力,對鳥類的生存至關重要,以便能夠安全地著陸或捕獲獵物。
在規模近似的工程飛行器上,鳥類應對此類挑戰的能力要更加出色。然而在此之前,我們對背後的機理仍未充分了解。
為獲取更多信息,Shane Windsor 團隊攜手皇家獸醫學院的科學家們,請來了一隻經過訓練的穀倉貓頭鷹。如果你是紀錄片的愛好者,或許會記得它的名字叫做Lily 。
在實驗室內部,Lily迎著風扇產生的垂直陣風、並受到了一系列力的作用。其中最主要的,就看它是如何保持與陣風相匹配的飛行速度。
皇家獸醫學院的Richard Bomphrey 教授表示,我們先是用非常柔和的陣風,以防Lily 遇到任何困難。
不過很快就發現,即使用上了最高的陣風速度,Lily 也絲毫不受影響。最終它直接穿過了陣風,並得到了訓練師Lloyd Buck 手上的食物作為獎勵。
結合高速視頻錄製、3D 表面重建技術、計算機流體力學、以及CT 掃描技術,研究團隊對Lily 的動作展開了密切的觀察。
結果表明,貓頭鷹可以在遭遇陣風的時候,讓頭部和軀幹保持相當的穩定,因其翅膀可作為吸收衝擊力所需的天然懸掛系統。
不過最讓研究人員驚訝的是,Lily 輕而易舉地就做到了這一點,因其翅膀上有一個能夠自動抵禦陣風的’甜蜜點’。
事實上,航空航天工程中到處都是以鳥類為靈感的技術實例,比如工程師們可藉此改善導致機翼變形的空氣動力學特徵。
而在穀倉貓頭鷹Lily 身上學到的知識,更是有助於為小型飛行器開發仿生懸架系統。