古生物学家迈克尔·哈比卜研究翼龙的生物力学,其中最大的翼龙重达550磅,翼展34英尺,相当于现代战斗机的大小。它们是曾经存在过的最大的飞行动物,其解剖结构与任何鸟类或蝙蝠都不同。这使得它们成为飞行力学,特别是大型飞机的独特模型。
为了模拟翼龙的飞行方式,哈比卜将物理学原理和脊椎动物解剖学与化石数据相结合。他希望这些知识将为美国国家航空航天局和国防部等机构提供新的飞机设计和其他技术的建议——在某些情况下已经如此。从抽象意义上讲,他使这些动物起死回生。以下是受翼龙启发的应用。
火星上的飞行机器人
传统的航天器需要飞得非常快才能在火星稀薄的大气层中保持飞行,如果科学家想详细勘察火星地形,这是不切实际的。一种解决方案可能是像翼龙一样飞行的机器人——翅膀快速拍打,身体相对缓慢地移动。蜂鸟和大黄蜂也是这样飞行的,美国国家航空航天局已经根据这些“扑翼飞行器”的生物力学原理创建了机器人设计。
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变形机翼
在每个翅膀中,翼龙都有一根锥形的指骨,在最大的物种中,这根指骨长达2.5米。当翼龙飞行时,这些指骨会在向下挥动翅膀的力量下弯曲,然后在向上挥动翅膀时反射性地弹回原位。这种自发地恢复平衡的动作为翼龙在拍打翅膀时节省了大量能量。哈比卜说,美国空军的机器人专家对变形机翼很感兴趣,他们可以在飞机或降落伞(本质上是高度凸起的机翼)的飞行系统中使用变形机翼。
快速发射系统
与今天的飞机不同,巨型翼龙不需要跑道。它们是垂直起飞的专家,这对今天的飞机来说是不可能或效率极低的壮举。由于这些爬行动物的骨骼坚硬但轻巧、中空,它们可以利用所有四肢——脚和翅膀——强力地蹬地。这个动作使它们能够在更短的距离内产生更快的速度,从而跃入空中。哈比卜目前正在与国防部谈判一项国防高级研究计划局的资助提案,以设计一种具有类似物理特性的飞机系统和四足发射策略,这将使飞行员能够在低燃料情况下执行快速垂直发射或起飞。
低颤动帐篷
为了飞行,翼龙保持翅膀均匀绷紧。这些翅膀是膜状的,具有又长又粗的纤维,这些纤维与较小的纤维交叉,控制着翅膀的颤动程度。这些纤维在较高的气压下会单独移动,但它们不同的尺寸意味着它们以相反的频率振荡,最终相互抵消,使翼龙能够保持稳定的翅膀。哈比卜已经与制造商洽谈了一种帐篷面料设计,该设计利用相同的物理原理来减少嘈杂的拍打声并提高高风条件下的稳定性。