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花朵上的银洗贝母蝶 图片来源：Alyona Butterfly / stock.adobe.com
一直以来，蝴蝶如何扇动翅膀飞行对于研究人员来说一直是一个谜，因为它们的翅膀相对于体型来说异常的大而宽。现在，瑞典隆德大学的研究人员在风洞中研究了蝴蝶的空气动力学。结果表明，蝴蝶使用了一种非常有效的拍手技巧，从而利用了它们独特的翅膀。这有助于它们在躲避捕食者时迅速起飞。这项研究解释了翅膀形状和翅膀灵活性的好处。
研究人员在风洞中研究了自由飞行的蝴蝶在起飞时的翼拍。在向上划水的过程中，它们的翅膀呈杯状，形成一个充满空气的口袋。当翅膀相撞时，空气就会被挤出来，形成一股向后的气流，推动蝴蝶向前飞。向下的翼拍还有另一个功能：蝴蝶能在空中停留，不会掉到地上。
近50年前，研究人员就描述了这种翅膀碰撞的现象，但只有在这项研究中，这个理论才在自由飞行的真实蝴蝶身上得到了验证。到目前为止，人们普遍认为蝴蝶翅膀在空气动力学方面效率低下，然而，研究人员认为事实恰恰相反。
“当蝴蝶拍翅膀时，翅膀是杯状的，这使得翅膀的拍打更加有效。这是一种优雅的机制，比我们想象的要先进得多，它很吸引人。当蝴蝶必须快速起飞以躲避捕食者时，这种技术就会让它们受益。”隆德大学的生物学研究者Per Henningsson说，他和同事Christoffer Johansson一起研究了蝴蝶的空气动力学。
“蝴蝶翅膀的形状和灵活性可以提高小型无人机的性能和飞行技术。”他补充说。
除了在风洞中研究蝴蝶外，在近日发表于英国《皇家学会界面期刊》的研究中，作者还模仿真实的蝴蝶设计了机械翅膀。机械机翼的形状和灵活性得到证实。
“我们的测量结果显示，与刚性机翼相比，柔性机翼产生的推动力提高了22%，效率提高了28%。”Christoffer Johansson总结道。
相关论文信息：https://doi.org/10.1098/rsif.2020.0854
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