候鸟人字编队飞行 动力学奥秘解开(图)

【看中国2014年02月11日讯】一项研究发现，候鸟编队飞行显示出的航空技能，远远超过了人类飞行员。鸟精确定时翅膀的拍动并调整自己的位置，充分利用气流的微小影响。在没有计算机的帮助下鸟类是如何监测和应对如此复杂的飞行动力情况仍是一个谜。

科学家在14只隐䴉（音环）​​身上安装了微型巡检仪，通过卫星跟踪它们的位置和速度，测量翅膀的每一次扇动。

为了实现“人”字编队飞行，鸟类采用了特定的机制。首先，在展向即人字形位置飞行时有一个振翅空间相位，鸟们共同产生一致的翼尖路径，在整个振翅周期中最大限度地捕获上升流。

​​鸟采用的第二种机制发生在流向（后面）的位置上。鸟进行空间反相位的振翅，破坏翼尖路径的一致性，避免有害的下降流区。这种机制专门用于拍打飞行期间。

伦敦大学皇家兽医学院首席研究员Steve Portugal博士说：“研究人员早已好奇鸟群独特的‘人’字队形，但其空气动力学的详细影响直到现在才解开。采用‘人’字编队飞行的复杂机制，表明鸟类对响应附近队友翅膀路径具有非凡的意识和能力。‘人’字编队鸟类似乎已经开发出复杂的分阶段战略，以响应拍打翅膀所产生的动态踪迹。”

候鸟普遍采用“人”字编队一直被认为帮助它们飞得更有效率，飞行在高处而使用尽可能少的能量。据说第二次世界大战盟军轰炸机飞行员已经注意到“人”字编队飞行时他们的燃油经济性提高。这个故事从来没有被证实，但民用和军事飞行员都知道编队飞行的节能效益。

根据《自然》杂志上研究文章中所引用的数据，通过保持机翼和前飞机轨迹一致，战斗机可以减少高达18％的能源消耗。对扇动翅膀的鸟利用编队飞行的优势则要困难得多。“人”字编队飞行时，鸟翼大约同相，这意味着所有的翼尖遵循大致相同的路径。这有助于每只鸟从它前面相邻的鸟产生的上升流捕获额外的升力。

“人”字编队中偶然的变化位置意味着有时鸟一个接一个地直接飞行。当发生这种情况时，鸟儿改变了翅膀拍击方式，改到异相模式，以避免被卷入下降气流。这项研究表明鸟类能够很好地群体合作，执行复杂的空气动力振翅活动。研究结果可用于空气动力学和制造领域。

在研究中使用了奥地利保育团体在维也纳动物园人工饲养的14只隐䴉，隐䴉为极危物种，于2008年估计野外的数量约有500只，饲养的则有超过1000只。科学家在隐䴉从奥地利迁徙到意大利托斯卡纳冬季越冬地途中对它们进行了研究。研究所用隐䴉受到培训，由一架超轻型飞机指引它们迁徙，回到在意大利的越冬点。今年晚些时候将没有轻型飞机的指引，由它们自己找到回到奥地利萨尔茨堡繁殖地的路线。

去年，科学家宣布发现了鸟是如何藉助地球磁场引导它们找到跨越数千英里的迁徙路途。

看来鸟都配备了类似超级英雄钢铁侠的内部导航系统。它们在耳朵里面有称为毛细胞的感觉神经元，负责检测声音和重力。让奥地利和澳大利亚科学家惊讶的是，每个毛细胞同一个地方都有一个单一的微小铁球，比人的头发的宽度细2000倍。研究人员认为，铁球就像一个指南针，帮助鸟儿知道它们是否飞向北方或是南方，太阳的位置和感知视觉地图，找到路线。