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作为小朋友,该如何获得飞行能力?

2021-3-13 43 3/13

想要飞吗,小朋友?

首先你得克服一个叫重力的玩意儿。

什么是重力?

你在地面如果蹦一下,结果就是落回了原地,那是因为地球不想让你走,地球有一个叫“重力”的东西,它把你给拽住了。对,就是砸牛顿脑袋的那个罪魁祸首(不是)

你会不会想,要是没有重力就好了,那不是就能飞了?

别,小朋友,别这么想,要是真这样,你就见不到爸爸妈妈了,你也不能在地球呆着了,万事万物都不能存在地球上了。

为啥?因为如果没有重力,你蹦一下就biu地飞到太空了,因为没有任何力可以把你拽回地球(空气阻力?没有万有引力,空气也不会存在的……没有空气岂不是会死,没错,一切都不会存在,不会有生命)。

好吧,那怎么克服重力呢?

这又得从“蹦一下“那件事开始讲起。

你蹦的那一瞬间,其实就克服了重力,然后你就脱离了地面,虽然可能也就一秒不到。

假如你有一种办法,可以持续、稳定地克服重力,你就可以一直“跳”在半空中,这就和飞行差不多了。这个力叫升力。

当然,这还算不上真正的飞行,只能算半个飞行,简单点说叫悬浮。

因为你只能停留在空中,并不能像小鸟一样自由地移动。

如果这时候,你还有办法获取一个控制方向的力,比如你想在半空中往前移动,得有一个向前的推力,你就获取了真正的飞行能力。

那如何持续地、长时间地克服重力呢?

这你就得向小鸟学习了。

小鸟之所以可以飞翔,很大部分原因是有一对可以持续克服重力的翅膀。简单来说,小鸟在飞的时候,扇动翅膀会产生升力,升力大于自身重力的时候,就会把小鸟的身体托起,并向前飞行。

为什么你拍打手臂不能起飞呢?

这是小鸟的翅膀

看着是不是很像飞机的机翼,没错,飞机就是跟它学的。

你看看翅膀的构造,翅膀展开之后,相对于小鸟自己的面积大很多。大多少取决于鸟的种类。一般的小鸟,它的翅膀也得和自己的体长成一比一的关系。但也有超级大翅膀的鸟,比如下面这只海鸟。

这只海鸟叫桑氏伪齿鸟[1],生活在2500万年前,有着目前历史上发现的最长翅膀的鸟,它展开翅膀之后,翅膀的长度可以达到6.4米。不过它已经灭绝了。

在它面前,哪怕是现在活在地球上有着最大翼展的鸟--皇家信天翁,也完全比不过,皇家信天翁的翼展只有3.5米。

有些扯远了……

回答话题,如果你想要飞,你的“胳膊”,不,翅膀,面积得很大。一般来说,面积越大,产生的升力就会越大。你的胳膊还太细太小了,就算你爸那样的“粗”胳膊也不行。

那得多大才行?

首先,我们已经知道,你要飞起来,你的升力(L)=重力(W)才行:

升力和什么有关系呢?升力(L)和翼展载荷有关系,这又和翼面大小(S)有关系:

是一个经验系数,小朋友不用懂。

科学家通过测量实际的数据,加上前面说的模型,得到了下面这些经验公式[2]:

有了这些公式,我们就可以计算飞行需要的“胳膊”大小:

首先,小朋友,我不知道你的重量,这里假设你是一个40公斤重的小朋友,那先算算你胳膊得多长:

好吧,你的胳膊得4.931米那么长,快5米了,比一层楼还高一些。

你的胳膊面积得多大呢?

想要飞的话,你的胳膊得有2.278平米那么大,大概和你家门口差不多大。

当然,想要飞,光是有一个面积超大的胳膊还不够,还取决于你胳膊的形状。

我建议你现在的胳膊得变成这样才行:

随便画了,自行感受一下

那拍打翅膀的频率呢?一般来说,拍打的频率越大,你产生的升力和推力就越大

大概就1秒一下好了,还是“挺轻松”的,像下面这样拍打就行。

上面这些计算结果,是总结自然界的鸟类得出的结果,实际的话,你的飞行效率大概要比小鸟要低25%左右。

当然,上面这些计算过程看不懂也没事,小朋友只需要知道,作为一个40公斤重的你,想要飞的话,需要一个离谱大小的胳膊:长4.931米,面积2.278平米,1秒拍打一下。

并且,你胳膊的还不能是现在柱状的,还得改成鸟的翼面形状,从侧面看最好和机翼一样最好不过。

另外,驱动这么大胳膊需要的力量也很大。至于这么大的能量如何爆发,怎么长成这样的玩意,就得问蜘蛛侠或者绿巨人了,那些人知道该怎么变异……

参考

^https://www.nationalgeographic.com/history/article/140707-bird-biggest-flight-ancient-wings-charleston-science

^王鹏程. 仿鸟扑翼飞行器系统设计与样机研制[D]. 南京航空航天大学, 2019.

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