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来自研究机构

翼龙和其他飞行化石来更好地设计人类的飞行

日期:
2020年4月15日
来源:
细胞出版社
简介:
翼龙是有史以来最大的飞行动物。它们在天空翱翔了1.6亿年——比任何一种现代鸟类都要长得多。尽管他们的航空技术非常出色,但在追求生物飞行技术的过程中,这些古老的飞行员在很大程度上被忽视了。研究人员概述了飞行化石的生理学为何以及如何为现代飞行问题(如空中稳定性和自我发射)提供古老的解决方案。
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翼龙是有史以来最大的飞行动物。它们在天空翱翔了1.6亿年——比任何一种现代鸟类都要长得多。尽管他们的航空技术非常出色,但在追求生物飞行技术的过程中,这些古老的飞行员在很大程度上被忽视了。在4月15日发表在该杂志上的一篇评论中生态学和进化趋势研究人员概述了飞行化石的生理学为何以及如何为现代飞行问题提供古老的解决方案,比如空中稳定性和无人机的自我发射能力。

“化石记录中有很多很酷的东西没有被探索过,因为工程师在考虑飞行的灵感时通常不会去看古生物学,”第一作者利兹·马丁·西尔弗斯通(@gimpasaura)说,她是布里斯托尔大学的博士后研究员和古生物学家。“如果我们只从现代动物身上寻找灵感,我们真的错过了很大程度上的形态,忽略了很多我认为可能有用的选择。”

以前,工程师在设计无人机和飞机等航空技术时,主要关注现代鸟类和昆虫的生理机能;他们可能不会想到去检查化石,因为从本质上讲,化石往往是不完整的。然而,马丁-西尔弗斯通说,有一些精选的翼龙化石提供了对翅膀解剖结构的非常深入的了解,这对了解它们的飞行能力至关重要。

“有两三个保存完好的翼龙化石,让你看到翅膀膜内的不同层,让我们深入了解它的纤维成分。此外,一些保存完好的化石显示了臀部下方的翅膀附着物,”她说。“虽然你不知道机翼的确切形状,但通过了解膜附着物,你可以模拟不同机翼形状的有效性,并确定哪种机翼在自然条件下表现最好。”分析这些古代生物的形态和预测飞行力学,揭示了现代飞行中不存在的新战术。

在空中飞行就是一个例子。通过跳跃或跳跃向空中发射,也被称为弹道发射,是整个动物王国的标准。然而,较大的鸟类需要一个奔跑的开始来获得足够的起飞动力。另一方面,翼龙可能已经发展出一种从静止位置发射的方法,尽管有些标本重达近300公斤。洛杉矶自然历史博物馆恐龙研究所的迈克·哈比布(@aeroevo)提出了一个假设,他认为翼龙的翅膀膜和翅膀上强壮的肌肉附着物使翼龙能够用肘部和手腕产生高强度的跳跃,从而使它们有足够的高度可以在空中飞行。

“今天,像无人机这样的东西需要一个平坦的表面来发射,而且它实际进入空中的方式受到很大限制。翼龙独特的发射生理机能可能有助于解决其中一些问题,”马丁-西尔弗斯通说。

翼龙还可以提供如何防止飞行不稳定的见解。与帆在强风中变得不稳定相反,翼龙进化出了抵抗其宽翅膀摆动的策略。“到目前为止,我们一直在努力设计能够抵抗飞行压力的飞行服。如果我们能够理解翼龙是如何做到的,例如,通过了解它们的翅膀膜是如何构造的,那么我们就可以用它来回答现代工程问题,”她说。

这些独特的生理因素也不仅仅局限于翼龙。其他古代的飞行动物,如小盗龙,在它们的手臂和腿上都有羽毛翅膀,而新发现的恐龙伊奇的翅膀上有羽毛和类似蝙蝠的膜——这种身体结构自它们灭绝以来从未重复过。因此,作者表示,许多飞行策略仍有待适当探索。

马丁-西尔弗斯通认为,如果我们把从现存和已灭绝的飞行器上获得的知识结合起来,我们将有更大的机会克服仍然阻碍人类飞行的障碍。她说:“我们希望生物学家和工程师都能在古生物学家寻求解决飞行问题时与他们联系,因为可能有一些灭绝的东西会有所帮助。”如果我们把自己局限于研究现代动物,那么我们就会错过很多可能有用的多样性。”

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故事来源:

提供的材料细胞出版社注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Elizabeth Martin-Silverstone, Michael B. Habib, David W.E. Hone。游动的脊椎动物化石:生物启发飞行技术的潜力生态学与进化趋势, 2020;DOI:10.1016 / j.tree.2020.03.005

引用此页

细胞出版社。“翼龙和其他飞行化石可以更好地设计人类的飞行。”《科学日报》。《科学日报》,2020年4月15日。< www.koonmotors.com/releases/2020/04/200415133640.htm >。
细胞出版社。(2020年4月15日)。翼龙和其他飞行化石来更好地设计人类的飞行。《科学日报》。2023年6月20日检索自www.koonmotors.com/releases/2020/04/200415133640.htm
细胞出版社。“翼龙和其他飞行化石可以更好地设计人类的飞行。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2020/04/200415133640.htm(2023年6月20日访问)。

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