如果龍真實存在,它沒有翅膀應該如何飛行,物理學可以有合理的解釋

如果真的有龍,從物理學的角度來講,它的飛行原理是什麼?

“北冥有魚,其名為鯤。鯤之大,不知其幾千裡也;化而為鳥,其名為鵬。鵬之背,不知其幾千裡也;怒而飛,其翼若垂天之雲。”在莊子的時代,翼龍早已消失了億萬年,但是依現代眼光而看,莊子關於北冥之魚奇詭的想象,竟然與翼龍的形象和演化特點驚人相似。

如果龍真實存在,它沒有翅膀應該如何飛行,物理學可以有合理的解釋

翼龍是有史以來繼昆蟲之後,最先飛上天空的動物。它們不是鳥,也不是蝙蝠,屬於爬行類的動物。它們是地球上出現過的最接近於龍的動物。22億年前的化石顯示,它們有些短尾,有些長尾;有些小如麻雀,有些形如巨獸,它們身上覆蓋著毛髮,而且還有頭冠,它們用來捕食的嘴也很奇特。儘管種類繁雜,但是它們最突出的特徵一一就是會飛行。

翼龍的世界究竟是怎樣的?這些看上去像破傘似的動物,是如何拖著笨重的身體飛上天空的?

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翼龍飛行原理

我國專家從飛行力學、空氣動力學的角度,來研究頭頂具有大型脊冠的夜翼龍的飛行方式。他們模擬研究後得出結論認為,夜翼龍利用高聳於頭上的脊冠充當風帆,從而獲得了高超的飛行能力。

翼龍最突出的特徵是其前肢上極度加長的第四指,該指由長而粗的三四個指節組成,附著有一張大大的膜,從而成為飛行的翅膀。

目前已經出土的化石標本表明,包括夜翼龍在內的一些翼龍,它們的腦袋上還長有非常奇特的高大脊冠。對這些脊冠的作用,古生物學者做過很多研究,也提出了很多假說,比如充當飛行的方向舵、減速板、展示炫耀等等,但是都沒有得出令人信服的結論。

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研究表明,夜翼龍巨大的脊冠完全可以支撐起一張連線有軟組織的頭帆。在低速空氣動力學的範疇下,他們對頭帆可能具有的力學特性進行了分析。模擬飛行顯示,當夜翼龍在空中飛翔時,龐大的頭帆可以在其順風時產生巨大的推力,令其如虎添翼,這一推力幾乎超過其體重的90%;逆風時,它只要調整頭帆角度,亦能前進。

同時,夜翼龍還可以依靠調整頭帆氣動中心與自身重心的位置來控制推力,這些高超的技藝充分表明,夜翼龍已經是一類具有高超飛行能力的動物。

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翼龍仿生飛行器研究例項

在撲翼機的硏究中,國內外較多依照昆蟲及鳥類進行設計與最佳化。由於翼龍是遠古生物,研究區域大多停留在生物學領域,未向航空航天類學科延展。即便是生物學研究,對於翼龍的飛行效能的研究也相對較少。

在國內,浙江大學曾設計一款以翼龍命名的飛行器,但其實質仍是固定翼飛機,沒有撲翼上的仿生。

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放眼國外,最著名的關於為1985年的一個設計成品:一個0。5倍大小的風神翼龍模型,但最終實驗結果並不理想,且此模型與真正的翼龍飛航模式契合度較低,如實際翼龍是用頭冠來控制方向即方向舵前置的飛行系統,但比模型仍模仿現代飛機將方向舵置於尾端,且此模型的長尾干擾了對冀龍重心分佈與飛行間關係的測試。

綜上,國內外的兩次典型研究均並未達到完全意義上的契合實際。

綜合分析造成露龍仿生飛行器研究進度較慢的原因,一是翼龍的生物性資料只能從化石上得來,並非實物,二是大部分關於翼龍飛行的研究來自古生物學家或進化學家,他們在飛行層面的一些如空氣動力學、飛行器方向的知識體系不夠完善;三是翼龍仿生飛行器的潛在價值未被大部分人發現。

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翼龍仿生飛行器研究價值

在商業領域,製造,翼龍模擬飛行器有著極大的商業價值,翼龍極具觀賞性,在旅遊業有著大好前景,侏羅紀公園或許可以從機械層面得以實現。

在科研領域,“復活”一隻翼龍使其飛行起來,將對所有有關翼龍的研究提供一種比化石觀測、計算機模擬更加直觀有效的手段。

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進一步來講,它也可以幫助揭示翼龍到底能飛不能飛、翼龍頭冠到底有沒有膜等問題的謎底。

同時又可以加深人類對古生物的認知如古生物的飛行原理,並豐富多個學科的知識內容,拓寬現有撲翼結構的可行性,還原冀龍飛行模擬翼龍的典型結構特徵。

簡言之,翼龍仿生飛行器的研製尚未完善,它就如同一塊尚未開墾的田野,潛身其中一定將有所收穫。