蜻蜓(图10-2)在飞行时每秒振翅30~50次,但它们那看似单薄的膜质翅膀并没有因高频率的颤动而折断,这是由于翅的前缘有一个特殊的减颤装置——翅痣。科学家根据翅痣的结构原理改变了飞机两翼的配重,添加了平衡重锤,解决了高速飞行时机翼颤动的问题。
苍蝇的体重很轻,它们在飞行时遇到刮风怎么办?它们会不会被大风吹落呢?科学家经研究发现,苍蝇在飞行时如果遇到了风,能在一阵风过后马上稳住身体,继续飞行,仿佛空中的不倒翁一样。它们怎么做到这一点的呢?原来,苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当苍蝇飞行时,平衡棒以一定的频率进行机械振动,可以调节翅膀的运动方向,保持苍蝇身体平衡。受苍蝇身体结构的启发,科学家研制成一种新型导航仪——振动陀螺仪,大大改进了飞机的飞行性能,可使飞机在遇到气流时仍能保持平稳,自动停止危险的滚翻飞行,在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡。
如果走近广场上的鸽子,你会发现它们起飞时要发出比较大的声响;如果在野外遇到野鸡,你会发现它们突然起飞时发出的声响更大。但猫头鹰就不这样,它们能悄无声息地起飞,在猎物毫无察觉的情况下一击制胜。这是为什么呢?原来,大多数飞鸟的翅膀边缘都是整齐的,而猫头鹰的翅膀边缘呈锯齿状,且腿部羽毛呈绒毛状,这些结构能够帮助猫头鹰最大限度地减少气动噪声,让它们做到静音飞行。科学家希望根据这一原理,制作模仿猫头鹰羽毛后缘的可伸缩式刷子边缘及天鹅绒般的起落架涂层,大大降低飞机的噪声。
在设计飞机时,人们总要尽量减少飞行时的阻力,以节约燃油,并获得更大的速度。最初,人们以为物体表面越光滑,运动时遇到的阻力就会越小。后来,科学家发现,游泳健将鲨鱼的体表并不是绝对光滑的,而是布满了齿状的盾鳞,这些盾鳞形成了一种沟槽型结构,这种结构可以大大减少鲨鱼在水中游动时的阻力。受这一结构的启发,科学家为飞机设计了类似盾鳞的涂层,减小了飞行阻力,提升了飞行性能。
鳄鱼“流泪”的启示
凶残的鳄鱼在吞食猎物时,总是流着“悲伤”的眼泪,让我们觉得它们凶残而虚伪。其实它们是在通过眼泪排出体内多余的盐分。生活在咸水或海水中的动物,体内都有一种特殊的结构——盐腺,各种盐腺的构造基本一样:中间是一根导管,并向四周辐射出几千根细管,跟血管交织在一起,把血液中多余的盐分离析出来,再通过中央的导管排泄到体外。盐腺是动物天然的“咸水淡化器”。科学家从鳄鱼的“流泪”中得到启示,模仿盐腺的构造原理,研制出一种体积小、质量轻、效率高、价格低的“仿生海水淡化器”。
啄木鸟与新型安全帽
图10-3 啄木鸟
啄木鸟(图10-3)一天可以敲啄木头约600次,每啄一次的速度可达550米/秒,几乎是音速的1.6倍。而它们的头部摇动的速度更快,此时,它们的头部所受到的冲击力约为所受重力的1000倍,而一辆速度为56千米/时的汽车撞在一堵墙上,受到的冲击力仅为所受重力的10倍。为什么啄木鸟头部受到那么大、那么频繁的冲击却不会得脑震**?原来啄木鸟头部的构造与众不同,它们的头骨非常坚硬,周围还有一层海绵状的骨骼,里面吸附着很多**,能起减震作用,头部两侧还有强有力的肌肉系统,也能起到减震作用。科学家由此得到启发,设计了一种新型安全帽:外壳坚固,里层松软,下部有一个保护领圈,避免突然而来的旋转运动造成的脑损伤。经过对比实验,这种安全帽比一般防护帽效果好很多。
长颈鹿与飞行抗荷服