它們可以,那我們為什麼不可以? 一一關於人類飛行的探想 郭亞舟5110309265 不知道從哪一天起,我們的祖先,飽經在陸上的翻山越嶺、豺狼虎豹 之苦後,就開始站在地上,仰望廣袤無際的天空中肆意飛翔的鳥兒思考: 自己為什麼不能像這些精靈一般霜天競自由、自在馳騁呢? 直到進入現代文明,人類借助飛船火箭實現了飛抵天空甚至宇宙的夢 想。但遺憾的是,人類仍然無法像鳥兒那樣凌空騰翔。伸展雙臂,任憑你 使用多大的勁兒揮舞,也不會有絲毫要飛起的樣子。人類雖不是魚兒,但 游泳不是件難事;但自由飛行卻是如此困難。 頗為讓我們嫉妒的是:地球上的生靈,能飛的不在少數:最先誕生的 昆蟲,這個數量上最為龐大的生物群中可有不少飛行者,恐怕我們接觸到 的昆蟲都會飛吧,請想想你最近見到的一隻蟲子吧,很可能便是一隻討厭 的蒼蠅…隨便找一本生物方面的書籍,昆蟲依靠震動翅膀產生向下氣流 by51110309265郭亚舟 (渦流)從而推動自己上升或者前進, 這是傳統的空氣動力學說法。但不能 解釋昆蟲為什麼能夠通過撲翅獲得足 夠的升力浮於空中。進步的、振翅飛 行的Clap-Fling機制已被提出,但 仍然沒有完全驗證,這是因為三維流 嗷!求解三维流场太困难了! 場本身並不好研究(二維場已驗證)。 我也不知道我是怎么飞起来的! 人類確實還是太無知了! 無論這個問題如何複雜,反正囿於膜状翅的限制,昆蟲的飛行能力比起 頁1 關於人類飛行的探想
頁 1 關於人類飛行的探想 它們可以,那我們為什麼不可以? --關於人類飛行的探想 郭亞舟 5110309265 不知道從哪一天起,我們的祖先,飽經在陸上的翻山越嶺、豺狼虎豹 之苦後,就開始站在地上,仰望廣袤無際的天空中肆意飛翔的鳥兒思考: 自己為什麼不能像這些精靈一般霜天競自由、自在馳騁呢? 直到進入現代文明,人類借助飛船火箭實現了飛抵天空甚至宇宙的夢 想。但遺憾的是,人類仍然無法像鳥兒那樣淩空騰翔。伸展雙臂,任憑你 使用多大的勁兒揮舞,也不會有絲毫要飛起的樣子。人類雖不是魚兒,但 游泳不是件難事;但自由飛行卻是如此困難。 頗為讓我們嫉妒的是:地球上的生靈,能飛的不在少數:最先誕生的 昆蟲,這個數量上最為龐大的生物群中可有不少飛行者,恐怕我們接觸到 的昆蟲都會飛吧,請想想你最近見到的一隻蟲子吧,很可能便是一隻討厭 的蒼蠅……隨便找一本生物方面的書籍,昆蟲依靠震動翅膀產生向下氣流 (渦流)從而推動自己上升或者前進, 這是傳統的空氣動力學說法。但不能 解釋昆蟲為什麼能夠通過撲翅獲得足 夠的升力浮於空中。進步的、振翅飛 行的 Clap-Fling 機制已被提出,但 仍然沒有完全驗證,這是因為三維流 場本身並不好研究(二維場已驗證)。 人類確實還是太無知了! 無論這個問題如何複雜,反正囿於膜狀翅的限制,昆蟲的飛行能力比起
後來的翼龍(恐龍的一種)、鳥兒以及蝙蝠(下面會講到,它有個小尷尬) 來差遠了(另外,“飛行能力”主要包括以下幾個方面:持續時間、靈活 程度·飛行距離)。 飛行家們的翅膀並不相同。昆蟲以及鳥兒的翅膀我們大都熟悉;翼龍 的翼是由皮膚、肌肉、與其它軟組織構成的膜;蝙蝠的翼是在進化過程中 由前肢演化而來,是由其修長的爪子之間相連的皮膚(翼膜)構成。 鳥兒的羽翅是真正強有力的翼翅,這是個複雜而巧妙的結構。它能運 用空氣動力學原理當它們作上下 扇動或上下舉壓時,能推動空氣, 我们会飞是因为有羽翅! 利用牛頓第三定律向前飛行它的 羽毛流線型的彈性結構能有效的 减少飛行時遇到的空氣阻力還能 起到除震顫消噪音的作用!翅骨 ANGRY BIRDS 中空,又减輕了身體的重量。 by51110309265郭亚舟 鳥類僅靠一雙這樣的翼翅也還不夠(如果是這樣,那麼我們只需要研 製一雙翅膀,每個人就可以扇動它飛起來了?!)。它全身重量必須夠小, 體型要夠“流線型”,胸肌要夠發達,呼吸、消化系統要足夠好且排泄要 快…鳥兒生而為飛翻。 此處我想打住一下:在討論“飛”前,什麼是“飛”?在我看來,這 很難定義。沒有動力的滑翻算是飛行嗎?很多雛鳥的飛行能力都是在自由 落體中學會振翅,然後學會滑翔中獲得的。 作為哺乳動物中能夠飛行的奇葩,蝙蝠的尷尬就在於:不能主動起飛 頁2 關於人類飛行的探想
頁 2 關於人類飛行的探想 後來的翼龍(恐龍的一種)、鳥兒以及蝙蝠(下面會講到,它有個小尷尬) 來差遠了(另外,“飛行能力”主要包括以下幾個方面:持續時間、靈活 程度、飛行距離)。 飛行家們的翅膀並不相同。昆蟲以及鳥兒的翅膀我們大都熟悉;翼龍 的翼是由皮膚、肌肉、與其它軟組織構成的膜;蝙蝠的翼是在進化過程中 由前肢演化而來,是由其修長的爪子之間相連的皮膚(翼膜)構成。 鳥兒的羽翅是真正強有力的翼翅,這是個複雜而巧妙的結構。它能運 用空氣動力學原理,當它們作上下 扇動或上下舉壓時,能推動空氣, 利用牛頓第三定律向前飛行;它的 羽毛流線型的彈性結構,能有效的 減少飛行時遇到的空氣阻力,還能 起到除震顫消噪音的作用!翅骨 中空,又減輕了身體的重量。 鳥類僅靠一雙這樣的翼翅也還不夠(如果是這樣,那麼我們只需要研 製一雙翅膀,每個人就可以扇動它飛起來了?!)。它全身重量必須夠小, 體型要夠“流線型”,胸肌要夠發達,呼吸、消化系統要足夠好且排泄要 快……鳥兒生而為飛翔。 此處我想打住一下:在討論“飛”前,什麼是“飛”?在我看來,這 很難定義。沒有動力的滑翔算是飛行嗎?很多雛鳥的飛行能力都是在自由 落體中學會振翅,然後學會滑翔中獲得的。 作為哺乳動物中能夠飛行的奇葩,蝙蝠的尷尬就在於:不能主動起飛
by5110309265郭亚舟 (反面可見,鳥兒飛行能力的強大): 必須依靠滑翔。它一旦跌落地面後 就難以再飛起來。所以我們常常見 到鳥兒在地上蹦跳啄食,而蝙蝠只 我爱倒立! 能陰森地倒立在牆壁洞穴上。 蝙蝠能飛,當然還是很有些厲害之處的:如前肢、胸肌·鎖骨都十分 發達,胸骨具有龍骨突起…這些都利於其特别的運動方式。 大概地球上的飛行家就這些了。當然,總是有一些跳樑小丑之輩,它 們勉強稱得上“會飛”:飛魚飛蛇飛行壁虎飛行狐猴飛蛙鼯鼠… 它們大都只會短暫的滑翔。當然,你喜歡的話,中國的神龍與鳳凰也是可 以飛的! 現在,我們可以明白自己為什麼飛不起來了。其實就是它們有的,我 們沒有!沒有飛行器官(四肢細長,難以扇動空氣獲得動力)、沒有強大的 胸肌提供動力、沒有輕巧的身體結構、沒有強大的呼吸系統(在空中很可 能窒息而死)…而這正是自然進化給予飛行者的禮物,那麼天衣無缝,機 理嚴密。 by5110309265第亚舟 你说要有多大 所以我們想要自己像學習游泳那樣學會飛行的胸肌来着? 是不可能的了我們不會在人類生存週期内生出一 雙巨大的翼,也不會擁有那樣強健堅韌的胸(據說 就算人有翼按照比例人需要有横向長12米的胸 肌!這對人體實際上是非常大的負擔)。 本文到這裡應該已經結束了但是我們都應自 頁3 關於人類飛行的探想
頁 3 關於人類飛行的探想 (反面可見,鳥兒飛行能力的強大), 必須依靠滑翔。它一旦跌落地面後 就難以再飛起來。所以我們常常見 到鳥兒在地上蹦跳啄食,而蝙蝠只 能陰森地倒立在牆壁洞穴上。 蝙蝠能飛,當然還是很有些厲害之處的:如前肢、胸肌、鎖骨都十分 發達,胸骨具有龍骨突起……這些都利於其特別的運動方式。 大概地球上的飛行家就這些了。當然,總是有一些跳樑小丑之輩,它 們勉強稱得上“會飛”:飛魚、飛蛇、飛行壁虎、飛行狐猴、飛蛙、鼯鼠…… 它們大都只會短暫的滑翔。當然,你喜歡的話,中國的神龍與鳳凰也是可 以飛的! 現在,我們可以明白自己為什麼飛不起來了。其實就是它們有的,我 們沒有!沒有飛行器官(四肢細長,難以扇動空氣獲得動力)、沒有強大的 胸肌提供動力、沒有輕巧的身體結構、沒有強大的呼吸系統(在空中很可 能窒息而死)……而這正是自然進化給予飛行者的禮物,那麼天衣無縫,機 理嚴密。 所以,我們想要自己像學習游泳那樣學會飛行 是不可能的了:我們不會在人類生存週期內生出一 雙巨大的翼,也不會擁有那樣強健堅韌的胸(據說 就算人有翼,按照比例人需要有橫向長 1~2 米的胸 肌!這對人體實際上是非常大的負擔)。 本文到這裡應該已經結束了。但是我們都應自
豪地認識到:人類聰明的大腦所能夠創造的可能,甚至已超過自然的局限。 人類受啟發于鳥類而發明的工具一飛機,在探索天空史上具有劃時代 意義·原理上’和鳥兒類似,飛機的升力大部分是由機翼產生。流經上翼面 的氣流受擠壓,流速加快,壓力减小,而機翼下表面情况相反。這就是伯 努利定理(你可以做 一個試驗,剪一段紙 托举力 條,一端放在嘴唇下 空气流动速度较快,压强小 机翼 面,向前吹氣,你會 气动力 發現紙條會飄起來, 空气流动速度较慢,压强大 也就是這個道理)機 阻力 伯努利定理示意图 翼上下面產生的壓力 by5110309265郭亚舟 差形成空氣動力。空氣動力的两個分量,豎直上是托起飛機,水準上是空 氣阻力(通過發動機克服)。 毫無疑問,飛機已經成為最重要的交通工具之一。而人類又經過努力, 利用太空梭~火箭,甚至將手伸到了外太空·試問鳥類如何做到這一點呢? 也許你說,人類仍然無法享受單體飛行的樂趣。那麼,你錯了。跳傘 運動空中衝浪就是人類挑戰 by5110309265郭亚舟 藍天的極限運動也許你仍要 反駁我:那依然要借助跳傘等 器械而且是滑翔。那麼,你將 在不久後看到·人類目前研製 的金屬橡膠(既具備金屬的導 WE WILL BE!YES,WE CAN! 頁4 關於人類飛行的探想
頁 4 關於人類飛行的探想 豪地認識到:人類聰明的大腦所能夠創造的可能,甚至已超過自然的局限。 人類受啟發于鳥類而發明的工具—飛機,在探索天空史上具有劃時代 意義。原理上,和鳥兒類似,飛機的升力大部分是由機翼產生。流經上翼面 的氣流受擠壓,流速加快,壓力減小,而機翼下表面情況相反。這就是伯 努利定理(你可以做 一個試驗,剪一段紙 條,一端放在嘴唇下 面,向前吹氣,你會 發現紙條會飄起來, 也就是這個道理)。機 翼上下面產生的壓力 差形成空氣動力。空氣動力的兩個分量,豎直上是托起飛機,水準上是空 氣阻力(通過發動機克服)。 毫無疑問,飛機已經成為最重要的交通工具之一。而人類又經過努力, 利用太空梭、火箭,甚至將手伸到了外太空。試問鳥類如何做到這一點呢? 也許你說,人類仍然無法享受單體飛行的樂趣。那麼,你錯了。跳傘 運動、空中衝浪就是人類挑戰 藍天的極限運動。也許你仍要 反駁我:那依然要借助跳傘等 器械而且是滑翔。那麼,你將 在不久後看到,人類目前研製 的金屬橡膠(既具備金屬的導