鸟类飞行原理：前缘涡流对翼膜的影响

鸟类的手翼在下冲过程中伸展，在上冲过程中向后掠过，这是为前缘涡度的发展留下空间，从而拍打手翼可以产生升力。Charlie Ellington团队在剑桥大学对一个模拟天蛾的机械模型进行试验测试过程中，发现在翅膀向下扑动过程中，会于翅膀上方出现一组前缘涡流（Berg，Vanden，Ellingtom，1997，Ellingtom，et al.，1996）。机械模型翼的大小与形态类似于许多鸟类的手翼。下冲过程中，我们观察到从翼型铰链到翼尖大约3／4的距离有稳定流动，这种流动可能由离心力产生。随着流动，前缘涡流也在变化，同时前缘涡流螺旋着向它离开机翼的点旋转。前缘涡流不断变小并附着到翼前缘。Ellington指出以“协和”式飞机为代表的三角翼飞机，沿后掠翼的前缘会有稳定的轴向涡流，同样的解释也适用于我们在雨燕翼上发现前缘涡流。Srygley和Thomas（2002）在蝴蝶扑翼上探测到稳定的前缘涡流，在果蝇扑翼上（Dickinson，et al.，1999；Sane，2003）和蜻蜓翅膀上（Thomas，2003）也探测到。

前缘涡流也许存在于鸟类手翼扑翼过程中，类似于我们在昆虫中的发现，关于这一点我们有试验支持。

研究者已经描述了产生升力的其他可能性，如悬停昆虫通过拍动、猛扑等动作产生环绕翅膀的环流和升力的相关机理（Ellington，1984；Maxworthy，1979；Usherwood，Ellington，202a，b；Weis-Fogh，1973）。在鸟类飞行原理的研究中发现新的非定常气动机理并不是一件令人奇怪的事情，例如Bilo对麻雀下冲过程中高频率扑动翅膀行为的研究。(www.xing528.com)

目前，总的结论是，我们还不清楚鸟类到底如何飞行的。