研究翼龙–有史以来最大的动物–为了更好地设计人工飞行

时间：2021-10-01 19:52:02 来源：

前肢刚离开地面后，重建的巨型翼龙Hatzegopteryx升空。

翼龙是有史以来最大的飞行动物。他们飞翔的天空长达1.6亿年，比任何种类的现代鸟类都要长得多。尽管它们在航空方面表现出色，但在追求生物启发的飞行技术时，这些古老的传单却在很大程度上被忽视了。在4月15日发表在《生态与进化趋势》杂志上的一篇评论中，研究人员概述了为何以及如何使化石飞行物的生理学为现代飞行问题（例如空中稳定性和无人机自发能力）提供古老的解决方案。

“化石记录中有很多非常酷的东西尚未开发，因为工程师在考虑飞行灵感时通常不会考虑古生物学，”第一作者，博士后研究员Liz Martin-Silverstone（@gimpasaura）说。布里斯托大学的古生物学家。“如果我们只是在寻找现代动物的灵感，那么我们确实会错过很多形态学知识，而忽略了许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，主要将精力放在现代鸟类和昆虫的生理上。他们可能不考虑检查因其性质而往往不完整的化石。但是，马丁·希尔弗斯通（Martin-Silverstone）表示，有一些翼龙化石可以为他们的机翼解剖提供非常深刻的洞察力，这对于理解它们的飞行能力至关重要。

“有两到三个绝对保存完好的翼龙化石，让您看到机翼膜内的不同层，让我们深入了解其纤维成分。而且，一些化石被保存得足够多，可以显示出臀部下方的机翼附件。”她说。“虽然您不完全了解机翼的形状，但通过了解膜片附件，您可以对不同机翼形状的效率进行建模，并确定哪种机翼在自然条件下效果最佳。”分析这些古代生物的形态和预测的飞行机理，揭示了现代传单中不存在的新颖战术。

成为空降兵就是一个例子。通过跳跃或跳跃向空中发射，也称为弹道发射，是整个动物界的标准配置。但是，较大的飞禽需要起跑才能获得足够的动力以进行起飞。另一方面，翼龙可能已经开发出一种从静止位置发射的方法，尽管有些标本重将近300公斤。洛杉矶县自然历史博物馆恐龙研究所的评论合著者迈克·哈比卜（@aeroevo）提出了一个假说，该假说表明翼膜和翼中坚固的肌肉附着体使翼龙能够产生高能量。从肘部和手腕上跳下来，使他们有足够的高度可以空降。

“如今，像无人机这样的东西需要平坦的表面才能发射，并且在它如何实际进入空中方面受到了很大的限制。翼龙独特的发射生理学也许能够帮助解决其中的一些问题。”

翼龙还可以提供有关如何防止空中飞行不稳定的见解。与帆如何在强风中变得不稳定相反，翼龙进化出了抵制其宽阔的翅膀颤动的策略。“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之类的东西。如果我们能了解翼龙是如何做到的，例如通过了解翼膜的实际结构，那么我们就可以用来回答现代工程学问题。”她说。

这些独特的生理元素也不限于翼龙。其他古代的飞行者，例如微型猛禽（Microraptor），胳膊和腿上都有羽毛羽翼，而新发现的恐龙益气（Ei qi）的翅膀则将羽毛与蝙蝠状膜结合在一起，这是自灭绝以来从未重复过的身体计划。因此，作者说，许多飞行策略仍有待适当探索。

马丁·希尔弗斯通（Martin-Silverstone）建议，如果将活着和灭绝的飞行者的知识结合起来，我们将有更大的机会克服仍然阻碍人为飞行的障碍。她说：“我们希望生物学家和工程师在寻求解决飞行问题时与古生物学家取得联系，因为可能有些绝种的生物可以提供帮助。如果我们只研究现代动物，那么我们就会失去许多可能有用的智慧。”

参考：“沃隆化石脊椎动物：Elizabeth Martin-Silverstone，Michael B. Habib和David W. E. Hone的《生物启发性飞行技术的潜力》，2020年4月14日，生态与进化趋势。DOI：
10.1016 / j.tree.2020.03.005

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