Question

大黄蜂为什么会飞？

Answer 1

相当狭小的昆虫，按照空气动力学的理论来分析是绝对不会飞的。而最后的结论是：大黄蜂之所以会飞，是因为没有人告诉它，它不会飞。相信这个听上去没有多少 定翼型在定常气流中所产生的升力进行计算，这种方式对固定翼飞行器是有效的。可是，我们每个人都能区分昆虫和飞机，不光因为昆虫体积小，还因为昆虫是使用 振翅的方式飞行。在这种飞行方式下的空气动力学理论被称为非定常流理论。根据这个理论，科学家们计算出大黄蜂在上下扑腾翅膀的时候，勉强可以飞行，条件是 这位大黄蜂兄必须是空手才成（原文是不考虑空气粘性）。 　　但事实上，我们看到的大黄蜂几乎都能轻快地飞行，有些时候甚至还带有行李。理论和事实的差距促使科学家们继续寻找答案。很快，有人发现大黄蜂在飞行 时，翅尖的轨迹并非是单纯的上下运动，而是呈现一个“8”字型或者“o”型的运动轨迹。1996年，剑桥大学的生物学教授C. P. Ellington通过对活体昆虫的吊飞实验发现，在大黄蜂向下拍动翅膀时，将在翅的前缘产生一个涡，被称为前缘涡（theLeading Eadge Vortex）。由于这个涡的存在，导致翅面的上方产生一个低压区，从而获得向上的升力。当翅向内扭转结束后，这个涡就脱落掉了。在下拍的余下阶段将产生 第二个前缘涡，这个涡是由于翅以较大的攻角相对于空气运动而产生的。因为下拍时间短，在发生失速以前，这个前缘涡一直没有从翅上脱落，直到下拍结束。由于 当时的技术限制，无法测量昆虫翅根部所受的力，对这两种机制产生的升力大小仍没有清楚的认识。 　　最近几年，流体力学的发展从测量转为数值模拟。科学家们再也不用去野外捕捉大黄蜂了，只需要在计算机中建立数学模型，就能知道大黄蜂振翅的各个阶段， 在各方向上的受力情况。通过这种分析方法我们终于知道，大黄蜂不但能够自己在空中飞行，还能通过改变翅膀运动的频率、轨迹形状，方向和攻角，灵活地变化飞　　谨以此文献给张大亮老师