蜻蜓的翅膀有什么作用?

王喧颐王喧颐最佳答案最佳答案

谢邀,这个问题问得真是时候,昨天刚写了一篇关于翼手龙飞行的文章 正好用到这个图 先给答案吧: 蜻蜓的翅膀可以让它做到短距离加速飞行、悬停、倒退和转弯,以及慢速旋转爬行(悬爬)。

1. 前翅有四个扇区: 第一个扇区(蓝色)负责主要飞行,第二个扇区(绿色)负责转向,第三个扇区(黄色)对升降方向的作用不明显,但是可以使翅膀在到达末端时产生减速效果,第四个扇区(红色)负责最终减速制动。后翅比前翅小,只有三个扇区。

2. 每个扇区都是由六边形网格排列组成的,每两个相邻的扇区可以看作一个整体,它们之间通过若干连接器相连,构成“双网格”结构。这种结构的独特之处在于它可以单独控制任意一个或者几个扇区的运动。

3. 在每一扇区内,翅膀上的纤维是互相交叉的,这样使每一个扇区都可以看成是一根具有四个自由度的弹簧-阻尼系统——上下振动、左右摆动、前后移动还有环向滚动。这些运动模式的叠加使得蜻蜓能够实现复杂的飞行动作。 如果没有翅膀的力学设计,它们就不能完成这些高难度的动作,只能是低空飞行的昆虫。

为了验证我的理论,我在实验室内用电脑仿真模拟了不同情况下翅膀的运动,图上是垂直起落(Zero Inclination Takeoff, ZITO)的情况。你可以看到,如果在起飞的时候把翅膀完全展开,那么它在升空后的最终状态是一个盘旋的螺旋线——这就是没有考虑物理约束和机械局限性的纯数学模型预测的结果。但实际上,当蜻蜓开始飞行的时候,它的翅膀并不是完全展开的,而是呈一定弯曲弧度,并且随着飞行过程中的气流变化而有不同的形状和尺寸。另外,我也把这一模型用在模拟鸟类飞翔上,也是获得了成功。 除了飞行,蜻蜓的翅膀也参与了感觉和运动的控制。它们的神经信号中包含了大量的肌电信号,这些肌电信号是依靠肌肉产生的电流来传递信息的,而肌肉的收缩和舒张是由神经冲动控制的,包括对飞行姿态的控制等。

研究蜻蜒的飞行行为实际上是在研究一个高度复杂的人体运动系统——这是目前我正在投入研究的课题之一,希望能从中获得一些启发,解决人类自己的问题。

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