泰戈?duì)栒f(shuō),世界上最遙遠(yuǎn)的距離,是飛鳥與魚的距離。一個(gè)翱翔天際,一個(gè)卻深潛海底。作為詩(shī)歌,這是佳句,但從航空科學(xué)角度來(lái)看,新近的研究發(fā)現(xiàn),其實(shí)飛鳥和魚真的沒那么大差距。抓一條飛魚,把它放進(jìn)風(fēng)洞去吹風(fēng),你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們身體在空氣動(dòng)力學(xué)這項(xiàng)功法上的修煉境界,絲毫不比那些長(zhǎng)著羽毛的飛鳥遜色。
近期,首爾國(guó)立大學(xué)的航空專家首次利用風(fēng)洞測(cè)量了飛魚空氣動(dòng)力學(xué)的各項(xiàng)參數(shù),發(fā)現(xiàn)飛魚的飛行技巧決不笨拙,它們的“滑翔能力堪比老鷹、海燕和鴛鴦”。這些測(cè)量用的樣本是從日本海捕捉的,它們的身體呈圓柱形,擁有寬大的胸鰭和特殊的腹鰭。
與大多數(shù)人的印象不同,飛魚并不是在空中撲翼飛行,它們是真正的滑翔大師。利用強(qiáng)勁的“魚尾發(fā)動(dòng)機(jī)”左右擺動(dòng)推水前進(jìn),飛魚可以在水面快速“滑跑”加速離水升空,通常的空中滑翔距離超過30米,最大速度約為48千米/小時(shí)。實(shí)地觀測(cè)記錄顯示,曾有飛魚成功留空45秒,飛行距離超過400米!
研究人員發(fā)現(xiàn),飛魚在風(fēng)洞測(cè)試中表現(xiàn)出的升阻比、滑翔比等數(shù)據(jù)頗似精心設(shè)計(jì)的人造飛行器。在飛魚離水的一瞬,它們精準(zhǔn)控制的迎角賦予其最大的升力。魚鰭的天然布局會(huì)讓氣流從魚身下方流向尾部,就像是一架噴氣式飛機(jī)。
在身體平行于水面進(jìn)行滑翔時(shí),飛魚能通過微調(diào)魚鰭保持很好的升阻比,從它們穩(wěn)定飛行的姿態(tài)看,其“操穩(wěn)特性”相當(dāng)出色。尤其是在距離水面很近滑翔時(shí),飛魚的氣動(dòng)效率非常高,阻力最大可以降低14%。和任何飛行器一樣,飛魚在滑翔時(shí)翼尖部位也會(huì)產(chǎn)生漩渦,這是因?yàn)樵谶@里下方壓力較大的氣流會(huì)向上流動(dòng)。在煙風(fēng)洞上,你會(huì)看到翼尖拖出長(zhǎng)長(zhǎng)的自外向內(nèi)旋轉(zhuǎn)的漩渦。漩渦形成的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生誘導(dǎo)阻力——今天民航飛機(jī)機(jī)翼尖端上翻的小翼,就是為了減小誘導(dǎo)阻力的特殊設(shè)計(jì)。但是飛魚的解決方案顯然沒這么復(fù)雜,它們會(huì)設(shè)法把飛行高度控制在距離水面較近的程度,研究人員在風(fēng)洞試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),當(dāng)飛魚接近水面滑翔時(shí),翼尖漩渦就開始破碎,這是地效直接作用的結(jié)果。飛魚巧妙地利用地效抑制翼尖漩渦的產(chǎn)生,降低誘導(dǎo)阻力的同時(shí)增大了升力。
飛魚顯然明白起飛加速的重要意義。起飛過程中,在魚身已經(jīng)離開水面時(shí)仍然保持尾部在水中劃水繼續(xù)加速,有些飛魚甚至進(jìn)化出超長(zhǎng)的尾部下叉,其目的就是盡可能長(zhǎng)地延長(zhǎng)滑行加速時(shí)間。
研究人員至今還搞不懂飛魚上下胸鰭迥然不同的紋理究竟有何玄秘。唯一能確定的是,這些紋理決不是飛魚自愿的藝術(shù)創(chuàng)意,而是千百萬(wàn)年進(jìn)化變遷過程中演化出來(lái)的實(shí)用設(shè)計(jì),不是用于游泳,就是用于飛行。
研究人員希望進(jìn)一步的研究能夠通過飛魚的形態(tài)特征為飛行器特別是地效飛行器提供設(shè)計(jì)參考。即使從1783年蒙哥斐爾熱氣球首次升空算起,人類飛行的歷史不過234年,動(dòng)力飛行的歷史更短,僅114年。與這個(gè)相比,飛魚修煉空氣動(dòng)力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)比人類豐富。endprint