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             SciScape 新聞 (http://leos.bu.edu/)   
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[Sep 18, 00] 盤旋飛行器

一個新穎的昆蟲飛行的數學理論夠幫助工程師複製飛蠅的飛行
路徑而去設計微小飛行機器。

這是科學家第一次具體解釋有些昆蟲能夠運用圍繞他們的空氣
流動，使得他們可以在俯衝運動和盤旋靜止之間做瞬間轉換。

過去在傳統的空氣動力理論有一個舊的迷思：飛行器像大黃蜂
的飛行是不可能的。

飛行器的翅膀不像是昆蟲是要藉著快速拍動的翅膀停留在空中。
所以空氣是被翅膀快速攪動至激烈捲曲的渦漩中，而不是平滑的
覆蓋翅膀。

但是拍動的翅膀是不會產生混亂。昆蟲靈敏地協調他們翅膀的
運動產生升力。重要的關鍵在於翅膀如何從邊緣發散渦漩。
渦漩就是移動中的空氣小包，其中帶走動能，就好像空氣從螺
蜁槳流動，他們能產生反力作用在物體上。

先前關於昆蟲飛行的研究顯示翅膀的轉動在拍翅時是控制升力
和改變方向的機制中重要的部分。

當向下拍翅時，昆蟲的翅膀的導向與地面平行。在完成拍翅運
動的最後階段，牠轉動翅膀與地面稍稍成直角。

現在，康乃爾的Z. Jane Wang發展一個理論1指出轉動的翅膀如
何產生渦漩使的昆蟲盤旋。Wang利用電腦將環繞翅膀的流場分割
成有限的網格點，在去計算每個網格點的流場。

執行三維空間的計算其運算量太大﹐需要花得時間太多。
為了能在合理的時間內算出結果﹐Wang猜測與翅膀垂直的二維流
場剖面是關鍵的部份。

藉著觀察流場分佈，她得到了昆蟲如何精心利用渦漩的深刻理解。

或許現在我們能夠對於有些昆蟲能夠倒退起飛，側向飛行和從上
往下的飛行，有些好的理論解釋。

參考文獻:
1.Wang, Z. J. Two dimensional mechanism for insect hovering. Physical
Review Letters 85, 2216-2219 (2000).



--摘譯自:
PHILIP BALL “physics : Hover craft” in Nature Science Update 9/11/2000
<http://helix.nature.com/nsu/000914/000914-3.html>

 -- 責任編輯: Vincent Liu <g883701@oz.nthu.edu.tw>