不用傘布,裸降落傘也可飛行?科學家發現「不可能性」飛行方式
UFO,一般是指天空中出現的來歷不明,性質不清的飛行物,很多時候被描述為漂浮的碟狀飛盤。這種碟狀飛盤不符合空氣動力學原理,很難製造出來,因而被認為是外星科技,而UFO也基本上就和外星飛船划上了等號。
然而最近,蘇格蘭愛丁堡大學植物學家中山直美(Naomi Nakayama)和同事一起進行的一項研究,卻發現了一種新的前所未知的「不可能性」飛行方式,或許有助於未來研製包括飛碟在內的更多形式的飛行器。
愛丁堡大學團隊研究的是一種我們日常常見的植物——蒲公英的種子。雖然很多人小時候都吹過這種蓬鬆的植物種子,看著它盤旋著在風中飛向遠方,但它的飛行原理是什麼呢?為什麼看起來像一把降落傘,不,應該說是降落傘的「骷髏」,因為蒲公英的種子只有一些細長的刷毛,根本沒有降落傘最重要的結構——織物,這種輻條狀的「裸」降落傘究竟是怎麼飛起來的呢?
研究人員將蒲公英的種子放到垂直的風洞中,然後用激光照射,來可視化種子周圍的氣流。在拍攝並研究了大量照片和視頻後,科學家們發現一個有點像拉伸了的甜甜圈形狀的氣旋,穩定地盤旋在種子上方,這正是蒲公英種子能長時間飛行的關鍵。
科學家們將這種氣旋命名為「分離渦流環」,那它是如何產生的呢?研究人員的進一步分析發現,當風吹過蒲公英輻條狀細絲結構的刷毛時,會在種子周圍移動的空氣間形成壓力差,從而產生這種穩定的渦流氣旋,可以增加空氣阻力並像降落傘一樣延緩降落,托舉起蒲公英的種子隨風飛揚。
研究人員還發現,蒲公英種子的刷毛嚴格控制在90到110條之間,刷毛的數量可以精確調整輻條間空間間隙而形成穩定的渦流氣旋。大於或小於這個數值,蒲公英種子的飛行就變得不再穩定,所以種子輻條之間的空間大小顯然是渦流穩定的關鍵。
研究人員認為,這種新的我們認為不可思議的飛行方式可能在昆蟲中很常見,許多昆蟲的翅膀和腿上都有這種類似過濾器的刷毛結構,這種旋渦氣流可能可以幫助它們飛行或游泳。
科學家們對這種「不可能性」飛行方式的空氣動力學感到興奮,蒲公英的輻條狀刷毛設計可以最大限度地提高空氣動力學負荷,並減少材料需求,對人造結構的運動或許可以產生重大影響。未來我們是不是可以藉此製造出真正的飛碟,或其它傘狀飛行器,在天空中像蒲公英一樣自由地翱翔呢?甚至運用於探索金星,在金星濃稠的上部大氣層自由飄浮呢?
這項研究發表在10月17日《自然》雜誌上。
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