如果龙真实存在,它没有翅膀应该如何飞行,物理学可以有合理的解释


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如果真的有龙 , 从物理学的角度来讲 , 它的飞行原理是什么?“北冥有鱼 , 其名为鲲 。 鲲之大 , 不知其几千里也;化而为鸟 , 其名为鹏 。 鹏之背 , 不知其几千里也;怒而飞 , 其翼若垂天之云 。 ”在庄子的时代 , 翼龙早已消失了亿万年 , 但是依现代眼光而看 , 庄子关于北冥之鱼奇诡的想象 , 竟然与翼龙的形象和演化特点惊人相似 。
翼龙是有史以来继昆虫之后 , 最先飞上天空的动物 。 它们不是鸟 , 也不是蝙蝠 , 属于爬行类的动物 。 它们是地球上出现过的最接近于龙的动物 。 22亿年前的化石显示 , 它们有些短尾 , 有些长尾;有些小如麻雀 , 有些形如巨兽 , 它们身上覆盖着毛发 , 而且还有头冠 , 它们用来捕食的嘴也很奇特 。 尽管种类繁杂 , 但是它们最突出的特征一一就是会飞行 。
翼龙的世界究竟是怎样的?这些看上去像破伞似的动物 , 是如何拖着笨重的身体飞上天空的?
翼龙飞行原理
我国专家从飞行力学、空气动力学的角度 , 来研究头顶具有大型脊冠的夜翼龙的飞行方式 。 他们模拟研究后得出结论认为 , 夜翼龙利用高耸于头上的脊冠充当风帆 , 从而获得了高超的飞行能力 。
翼龙最突出的特征是其前肢上极度加长的第四指 , 该指由长而粗的三四个指节组成 , 附着有一张大大的膜 , 从而成为飞行的翅膀 。
目前已经出土的化石标本表明 , 包括夜翼龙在内的一些翼龙 , 它们的脑袋上还长有非常奇特的高大脊冠 。 对这些脊冠的作用 , 古生物学者做过很多研究 , 也提出了很多假说 , 比如充当飞行的方向舵、减速板、展示炫耀等等 , 但是都没有得出令人信服的结论 。
研究表明 , 夜翼龙巨大的脊冠完全可以支撑起一张连接有软组织的头帆 。 在低速空气动力学的范畴下 , 他们对头帆可能具有的力学特性进行了分析 。 模拟飞行显示 , 当夜翼龙在空中飞翔时 , 庞大的头帆可以在其顺风时产生巨大的推力 , 令其如虎添翼 , 这一推力几乎超过其体重的90%;逆风时 , 它只要调整头帆角度 , 亦能前进 。
同时 , 夜翼龙还可以依靠调整头帆气动中心与自身重心的位置来控制推力 , 这些高超的技艺充分表明 , 夜翼龙已经是一类具有高超飞行能力的动物 。
翼龙仿生飞行器研究实例
在扑翼机的硏究中 , 国内外较多依照昆虫及鸟类进行设计与优化 。 由于翼龙是远古生物 , 研究区域大多停留在生物学领域 , 未向航空航天类学科延展 。 即便是生物学研究 , 对于翼龙的飞行性能的研究也相对较少 。
在国内 , 浙江大学曾设计一款以翼龙命名的飞行器 , 但其实质仍是固定翼飞机 , 没有扑翼上的仿生 。
放眼国外 , 最著名的关于为1985年的一个设计成品:一个0.5倍大小的风神翼龙模型 , 但最终实验结果并不理想 , 且此模型与真正的翼龙飞行模式契合度较低 , 如实际翼龙是用头冠来控制方向即方向舵前置的飞行系统 , 但比模型仍模仿现代飞机将方向舵置于尾端 , 且此模型的长尾干扰了对冀龙重心分布与飞行间关系的測试 。
综上 , 国内外的两次典型研究均并未达到完全意义上的契合实际 。
综合分析造成露龙仿生飞行器研究进度较慢的原因 , 一是翼龙的生物性数据只能从化石上得来 , 并非实物 , 二是大部分关于翼龙飞行的研究来自古生物学家或进化学家 , 他们在飞行层面的一些如空气动力学、飞行器方向的知识体系不够完善;三是翼龙仿生飞行器的潜在价值未被大部分人发现 。
翼龙仿生飞行器研究价值
在商业领域 , 制造 , 翼龙仿真飞行器有着极大的商业价值 , 翼龙极具观赏性 , 在旅游业有着大好前景 , 侏罗纪公园或许可以从机械层面得以实现 。
在科研领域 , “复活”一只翼龙使其飞行起来 , 将对所有有关翼龙的研究提供一种比化石观测、计算机模拟更加直观有效的手段 。
进一步来讲 , 它也可以帮助揭示翼龙到底能飞不能飞、翼龙头冠到底有没有膜等问题的谜底 。

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