天鹅,甚至是大肥鹅都是航空工程师们嫉妒的对象,因为它们能在空中展示杂技般的技巧:不管怎么扭动身体,扇动翅膀,它们的头都能保持异常的稳定。
最近,斯坦福大学的工程师就盯上了天鹅,他们用高速摄像机和计算机模型还原了天鹅飞翔的姿态,天鹅用复杂的颈部来保持头部稳定。研究成果被发表在Journal of the Royal Society Interface上,这项成果可以应用在摄像机悬浮系统上,将使无人机拍出更加稳定的画面。
所有的鸟类都有一副“内建”的视觉稳定系统,来弥补飞行时翅膀上下扇动带来的身体运动,科学家已经研究过鸟类在静止和走动时颈部的形态,但是研究飞行中的鸟的体态还是第一次。
有人把摄像机绑在鸡的头上,拍下了非常稳定的画面
斯坦福大学机械工程学的助理教授David Lentink和他的同事设计了一套方法,用高速摄像机拍下了天鹅飞过湖面的形态,并用计算机模型大致还原了天鹅的颈部保持头部平衡的形态。
飞行中的天鹅,身体在上下摆动(蓝色圆点),但头部能始终保持稳定(红色圆点)
他们发现天鹅的颈部和汽车的减震很像,颈部的脊椎和肌肉能表现出合适的硬度和韧性,来保证飞行中头部的稳定,即使在阵风中也能如此。
David Lentink做了一个简易的机械装置,来模拟天鹅的体态:
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目前来看,可能还有很长一段时间,你才能买到这样的产品,但如果有一天,无人机在高速飞行和大风中也能拍下稳定的画面,你一定要感谢天鹅。
鸟对人类的启发
除了无人机,鸟类还在很多领域对人产生了启发。
扑翼飞行器
也叫扑翼机,就是像鸟一样上下扑动翅膀而升空飞行的航空器,扑翼机和它模仿的对象——鸟一样,以机翼同时产生升力和推进力。有人在TED演讲上展示过扑翼机,非常震撼。 |