同样是在天上飞,为何飞机不需要和鸟一样拍打翅膀?

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随着人们出行方式的改变，乘坐飞机去探索世界变得越来越普遍，因为飞机的速度极快，也极为便利，旅途中还能欣赏到多样的美景。你有没有注意到，大自然总是令人敬畏，这也是我们许多科技创新灵感的重要来源。例如，我们模仿昆虫制造出了粘合剂，模仿鸟类设计了早期的机翼。然而，尽管我们尽力模仿自然，我们并不总能达到完美的境界，鸟儿和飞机就是一个例证，展示了我们技术的局限性。
飞机通常配备有垂直尾翼，我们用它来确保这个庞大的金属装置能在空中稳定飞行。相比之下，鸟类无需任何辅助就能自如飞翔，这显示了它们在飞行方面的卓越能力。我们人类则不能持久飞行。飞机的各个部件必须协同工作，以确保飞机沿着正确的方向飞行。飞行过程中，空气流动的复杂性远远超过了通过窗户看到的简单景象。垂直尾翼的主要功能是稳定飞机的偏航运动，即飞机相对于风向的左右偏移。特别是在飞机快速攀升，以数百公里每小时的速度穿越大气层时，相对气流会引起偏航，这在转弯或遇到不稳定气流时尤为明显。如果发生这种情况，飞机可能会出现侧滑。尽管如此，飞机的偏航控制系统仍能保持飞机不至于完全失控，飞机只是角度有所偏移，有点像跑车在转弯时发生的漂移。这会影响飞行效率，但如果不进行矫正，侧滑可能会导致完全失控。
当飞机开始侧滑，一个尾翼会遇到相对气流，并与其形成类似垂直的关系。此时，尾翼表面受到风的推动，会产生强烈的推力，使飞机恢复到原来的飞行方向。鸟类则无需担心这些问题，因为它们在数百万年的进化中已经非常擅长飞翔。它们不断地根据翅膀的形状和角度做出快速而微妙的调整，以避免侧滑。这种能力目前还不能轻易地应用到飞机设计中，尤其是客机。然而，有些飞机，如B-2隐形轰炸机，没有垂直尾翼，它们面临许多稳定性挑战，工程师们必须努力克服。尽管如此，大自然似乎仍然占据了优势。详情