飞机

当人们看到天上飞翔的鸟儿，就梦想着自己也能够自由飞翔。随着技术的发展，人们不断模仿鸟类来制造飞机。飞机由机翼、尾翼、搭载飞行员及乘客的机身以及起落装置等结构组成，并完全模仿了鸟的翅膀、尾巴、身体、腿。

从自然中模仿的飞机零件——根据飞行速度而变化的机翼

美国海军战斗机飞行员学校又称“Top Gun”，“Top Gun”意指战斗机王牌飞行员，其同名电影中有几个场面令人印象深刻，即飞行战斗机和骑摩托车的主人公竞速的场面，以及主人公麦德林与米格机之间像表演特技飞行一样倒飞的场面。电影《Top Gun》中登场的战斗机就是美国海军的F-14“雄猫”战斗机。

如果说普通飞机是模仿鸟的形象而设计的，那么F-14则模仿的是鸟类中根据飞行速度和飞行目的随之变换的、猛禽类狩猎时的翅膀形状，采用折叠式翅膀（variable-sweep wing）而制造。F-14的折叠机翼在飞行过程中保持展开状态，并且可以在20~68度的角度之间向后自由折叠，随着飞行速度的变化，机翼以最佳的升力-阻力比率保持展开角度。机翼的展开角度由中央飞行控制的计算机自动控制。

就像雕或鹰在天空中展翅翱翔时，一旦锁定猎物，就会折叠翅膀加快降落速度一样，F-14的灵感就来自鸟类的可变翼。F-14在低速下展开翅膀，能产生更大的升力，提升起落性能；在高速飞行中，随速度的变化而折叠翅膀，这样不仅能提高稳定性，还可以增加续航距离。另外，可变折叠机翼的优点是，在空间狭小的航空母舰甲板上，可以将机翼向后折叠到75度，从而节省空间。

从鳐鱼身上得到灵感的“机翼-机身混合型”

近年来，随着特斯拉公司的运载火箭SpaceX的成功，人们对后续制造超音速客机的期待也越来越大。对于超音速客机，曾经英国和法国联合研制了三角翼协和式飞机，但由于超音速冲击波引起的噪音、尾气、成本等问题，于2003年停飞。

近年来，由机身和机翼合二为一的高超音速客机机翼-机身混合型的设计方案在网上屡见不鲜。其中，诺斯罗普·格鲁曼公司研制的B-2隐形轰炸机是典型的机翼-机身混合型飞机，其灵感来自鳐鱼身体和翅膀形状。鳐鱼翅膀呈波浪形状，可以有效处理空气流动，在水中也能发挥出色的灵活性。这种原理正适用于飞机的设计。

B-2轰炸机具有出色的隐形性能（使雷达难以探测的技术），鳐鱼般形状的、平整且宽大的几何形状的混合机翼-机身具有分散雷达波、使反射信号最小化的作用。

提高性能、降低噪音的翼尖

曾有一桩飞机事故，一架从机场起飞的小型飞机突然机翼折断。原因是大型客机起飞后，在客机机翼末端产生了涡流（螺旋形气流），涡流虽看不见，却停留在大气中，当小型飞机经过该区域时就会被卷入其中。飞机机翼末端产生的涡流不仅会对其他飞机造成损害，且从根本上来说，产生涡流就意味着具有很大的阻力，会消耗很多燃料。

在飞行中，鸟的翅膀在升力生成最优化方面发挥着重要作用，它的目的是为了平衡翅膀末端的升力和阻力。翼尖因为比翼中窄且锋利，所以能有效控制空气从翼尖经过时产生涡流，从而减少阻力，提高飞行效率。

当我们搭乘客机时，从窗外看机翼便可以看到机翼末端是弯曲的，这是模仿了鸟翅膀末端的形状。

上图描绘了普通飞机机翼末端（左）和客机机翼末端（右）产生的涡流形状，可以看到翼尖弯曲的机翼末端比平坦的机翼末端产生的涡流更小。由此可知，机翼末端的形状也能具有减少阻力、提高燃料效率、增加飞行稳定性、减少飞行中噪音的作用。

人类通过大自然拥有梦想。看到飞鸟就想造飞机；看到鸟不受空气阻力地飞翔，就又研究如何将阻力降到最低，最后研制出了最先进的飞机。人类虽拥有模仿自然制造类似东西的卓越技术，但创造主赐予我们的“自然”才是人类发展的最伟大的老师。