1.2 如何實現空中飛行
對飛鳥等飛行高手進行簡單模仿是愚蠢之舉
只要能在空中飛行,即使不配置特殊的道具,也能安全地從高高的懸崖上飛降而下。若經過助跑的飛落過程還能實現水平方向的移動,此時的軌跡便是拋物線。實際上,由于受空氣阻力的作用,其軌跡與拋物線會略有差異。
自然界就存在利用空氣的阻力移動的動物,森林中的飛鼠便是其中之一。飛鼠的皮膚發達,連著前后兩肢的膜一旦打開,猶如張開的傘葉。飛鼠在落下的同時獲得升力,從而可方便地向相鄰的樹木等移動。據說,該膜就是翼的原始形態。在降落過程中,空氣流對翼產生的升力抵消部分重力,許多鳥都是以這種方法飛行的,人造的滑翔機也基于同樣的道理。
像飛鼠這種只能使下落延長的飛行及風箏的飛行受到諸多限制。例如,不能從平地起飛,在無上升氣流的無風狀態不可能維持一定的高度等。
許多鳥和昆蟲靠翅膀獲得前進的力(推力)和浮力(升力),從而能在空中自由自在地飛行。從前,夢想在空中自由飛翔的冒險家曾經做出過酷似鳥翼的機構,但試飛都以失敗告終。人們得出的結論是“制作像翅膀那樣的,能支持超過50kg人體體重的翼是不可能的。”(隨著材料和控制技術的發展,撲翼無人機已經研制成功。)鳥經歷長期的進化過程,不僅形成巧妙的翼,而且具有得天獨厚的身體:結實而中空的骨骼、強有力的肌肉,使它能高效率動作,既輕盈又強韌。但即使像白天鵝這種大型鳥類,其體重也不過10kg左右。
千百年來,無數先驅的飛行之夢始終未能實現,直到20世紀,情況才發生了變化。僅經過百余年,數百噸的機體也能直入云霄,而且飛行速度遠非鳥類所比。
本節重點
(1)利用空氣阻力在空中移動的飛鼠。
(2)簡單模仿鳥的飛行之夢未能實現。
(3)人類僅經過100年就能使數百噸的機體在空中飛行。