請問鳥類飛行的原理是什麼?

時間 2021-06-01 09:29:30

1樓:葉落無聲

問題問的比較寬泛,實際上需要回答這麼三個方面的問題:鳥類的起飛原理、鳥類持續飛行(包括撲翼、翱翔、懸停)原理、鳥類的飛行降落原理。

目前來說,這些過程都沒有非常清晰的了解,但是定性的解釋還是能知道的。與持續飛行過程相比,起飛過程和降落過程是比較特殊的,其原理並不一樣。因為起飛過程和降落過程會有比較明顯的地面效應,而飛行過程中則沒有影響。

起飛階段,鳥類往往會先進行彈跳,到空中後再振翅。由於彈跳獲得乙個斜向上的動量,所以振翅主要是獲得持續動量補充。除非此時迎面有風,否則是無法借力的,需要快速拍打翅膀,將氣流斜向下推出。

不過在上衝過程中,翅膀還不能完全直著展開,而是要以弓形上揮動,然後再平展開,向下揮動完成下衝過程。這是因為弓形表面的科恩達效應,在上揮過程有利於氣流下流,從而減小阻力提高公升力。這個過程獲得的公升力是由翅膀上方的吸力和反推力共同完成的,而不單單是反推力(因為起飛獲得加速度太大,鳥能提供的反推力有限)。

對於有迎風情況,則簡單多了,因為風力能提供較大的公升力,所以鳥類主要是克服前進阻力,此時翅膀需要盡可能展開。

自由持續飛翔階段,就比較複雜了,因為不同鳥類翅膀結構不同,因而翅膀的拍打方式也不同,不過翱翔的過程大致相似。飛行過程中最主要的還是飛行的控制問題。因為不管是長而窄的翅膀,還是寬而大的翅膀,其公升力原理都是類似的,通過下揮獲得較大旋轉角速度的漩渦氣流,但盡量讓翅膀尖端羽毛豎起,並留出魚鱗狀縫隙(防止翼尖渦誘導的上公升氣流繞到翅膀上表面而降低公升力),然後上揮使其附著在上表面,從而製造翅膀上下表面較大的氣壓差,提高公升力;接著斜上後推,較大渦量的氣流被後推走,但此時翅膀是以流線軌跡弓著順勢滑走漩渦,科恩達效應使得氣流出現向下偏轉的強大動力,提供了下一次揮翅之前的公升力和前進動力。

這個過程的原理其實跟魚兒擺尾的機理類似,只不過魚兒是通過尾巴製造漩渦,將其順勢推出而獲得前進動力而已,人們的搖櫓也是類似這個原理。

至於翱翔階段,這個則是迎著氣流上公升然後反向下降再迎風上公升的過程,在下降過程中拍打翅膀補充能量損失,則可以拍打少量次數的翅膀從而長時間留在空中。有的滑翔則是直接伸展翅膀不動,利用慣性和動能來持續飛行,這種鳥類需要比較長而窄的翅膀,比如一些海鳥需要長時間在海面上搜尋獵物,適應生存就進化出這種型別的翅膀。

懸停則比較少見了,蜂鳥能實現懸停,但其振翅頻率非常快,而且還會根據不同姿態位置而調整振翅角度。這裡面涉及到乙個重心平衡的調整過程,翅膀是幾乎向前拍的,但回來的過程會有乙個併攏的環節,這個環節非常重要——它是解釋懸停的關鍵。因為這個過程的非定常特性比較明顯。

最後的鳥類降落則跟戰鬥機在航母上降落有點類似,通過翅膀向前以增大阻力,逐漸減小迎風面以控制穩定性,有的在靠近地面還需要振動翅膀幾次,以降低硬著陸的衝擊力。

2樓:不欠你這貪驢什麼

空氣動力學原理就不談了,很多人談過。

生物學原理的角度,從自然選擇和化石分析,早期鳥突變出翅膀得以遺傳下來,是剛好取暖熬過冰河時期,後期才突變出能飛行的。

至於一開始能飛行的,估計是不小心或想不開然後從高處跌落的突變型,當然如果是運氣好到生出來的突變型在地上扇扇發現自己會飛了,然後到處播種繁殖也是有可能的。

3樓:

在地面上,鳥的翅膀向下扇動,方向與地球引力方向相同,由於慣性,翅膀下部的空氣不會馬上跟隨翅膀向下運動,空氣被壓縮,壓力公升高;同樣由於慣性,翅膀上部的空氣也不會馬上跟隨翅膀向下運動,空氣被拉伸,壓力降低。這樣翅膀上下就有了壓差。這個壓差使鳥類向上飛起。

鳥類滑翔時靠什麼產生公升力呢?

鳥類滑翔時,翅膀後傾(前緣高後緣低),由於慣性,空氣不會馬上跟隨翅膀移動,導致翅膀下部的氣壓高,翅膀上部的氣壓低。翅膀上下有壓差,這個壓差在平行於地球引力方向的分力也就是鳥類滑翔時的公升力了。

鳥類如何通過扇動翅膀水平飛行呢?

水平飛行時,鳥類翅膀前傾(前緣低後緣高),這樣扇動翅膀導致的上下壓差就會在水平方向有乙個分力,這個分力推動鳥類水平飛行。

鳥類如何在空中剎車?

飛行時翅膀在垂直於運動方向上扇動,鳥就會在空中剎車。鳥降落時就是這樣的,先剎車,待速度降低到比較低時,再向地球引力方向扇動翅膀,從而實現輕輕的降落。注意,翅膀向下扇動是用力的,翅膀向上扇動是不用力或少用力的。

由於翅膀上下存在壓差,翅膀下部的空氣也會向翅膀上部運動,這就會在翅膀上部產生窩。

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