人們(men) 通過模仿鳥類的生理結構製造出了各式各樣的飛行器（圖片來源：pixabay）

　　盡管經曆過一次又一次的失敗，但最終人們(men) 還是在科學與(yu) 技術的幫助下，實現了在天空中自由飛翔的夢想。近百年以來，飛機設計與(yu) 製造的工業(ye) 水平在不斷提升，工程師們(men) 也一直致力於(yu) 發展出更快、更輕盈的飛行器。

　　過去，人們(men) 通過仿造鳥類的生理結構，製造出了各式各樣的飛行器，包括發明了飛機。飛機擁有兩(liang) 側(ce) 機翼，是用來產(chan) 生升力的主要結構。就像早期飛行器是對鳥類翅膀結構的簡易模仿一樣，對於(yu) 飛行器的研製一直都離不開仿生學。如果仔細觀察鳥類，我們(men) 就會(hui) 發現它們(men) 在漫長的演化過程中，翅膀末端擁有了極度纖薄的羽毛。現在，研究者也試圖模仿這些精致的羽毛結構，尋找出性能最佳的機翼設計。

　　得益於(yu) 技術的高速發展，今天的研究人員已經能夠製造出和鳥類羽毛薄度近乎一致的機翼末端。根據流體(ti) 力學的原理，如果機翼形態不合適，其前後翼產(chan) 生的渦流必然會(hui) 相互疊加，影響機翼性能。因此如果是在過去，進行這些工程測試可能會(hui) 費時費力。但是現在，借助計算機模擬和電腦成像技術，研究人員很快就能夠選定用於(yu) 測試的理想機翼，避免不必要的浪費。

3D打印技術在今天的工程學領域研究中應用廣泛（圖片來源：pixabay）

　　在《皇家學會(hui) 會(hui) 刊A》的一篇研究中，來自紐約大學的研究團隊設計出了一種性能突出的機翼。研究人員將這種機翼稱之為(wei) “淚滴形”機翼。如果從(cong) 側(ce) 麵進行觀察，我們(men) 就會(hui) 發現，淚滴形機翼擁有一種非對稱的前後比例。它的前端如同一個(ge) 圓麵，而後端則是細長的“尾巴”。正如鳥類的翅膀一樣，淚滴形機翼在最末的部分也是一層“最薄的羽毛”。不過奇妙的是，這種機翼看起來就像是一個(ge) “淚滴”，或者說更像是“魚鰭”。這種“魚鰭”形態讓淚滴形機翼無論是在向前推進或是在水麵遊動方麵，都要比傳(chuan) 統的機翼更加強大。

　　最初，運用成熟的3D打印技術，研究團隊先後製作了10種各不相同的機翼。緊接著在實驗室，研究人員將各種機翼分組，分別進行撲翼測試和水中模擬測試。在整個(ge) 過程中，測試數據全部都會(hui) 傳(chuan) 輸到實驗室的計算機內(nei) 進行進一步的演算。經過事先設計的算法模擬，研究人員得到了8種計算機認為(wei) 更加理想的機翼形態。於(yu) 是，同樣經過3D打印，這8種新型機翼也投入到與(yu) 之前相同的測試之中。如此不斷迭代，在第14輪測試後，研究人員發現，其中有一種機翼形態一直存在。而從(cong) 第11輪測試開始，這個(ge) 機翼形態就一直保持著極佳的性能。研究人員因此得到了這個(ge) 淚滴形機翼。不過當研究人員繼續進行迭代，最終就隻是得出當前技術所無法實現的一些超薄型機翼。

性能更高的機翼似乎會(hui) 更加接近魚類的某些特征（圖片來源：pixabay）

　　這項研究不僅(jin) 給出了一種極致的機翼形態，它在研究方法上也給後來者諸多啟示。研究運用了模擬成像、3D打印與(yu) 算法學習(xi) 技術，既節省了打造機翼的時間，又能高效率地進行實驗測試。同時，實驗過程中流體(ti) 力學理論與(yu) 實際測試的結果互為(wei) 補充，形成一個(ge) 不斷迭代、生成最佳結果的流程。

　　從(cong) 仿生學的角度，實驗結果完美地印證了鳥類雙翼結構的精妙之處。今天人們(men) 依然可以從(cong) 生物演化的規律上找到可以加以利用和模仿的形態特征。同時，這個(ge) 結果似乎也在暗示，性能更高的機翼會(hui) 更加接近於(yu) 魚類的某些特征。當然，這其中的關(guan) 係與(yu) 緣由還有待今後進一步的研究。



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