从蜂鸟到直升机
- 1. 从蜂鸟到直升机 系級：中文三 姓名：黃郁棋 學號：49501016
- 2. 蜂鸟与直升机概观 蜂鳥，學名 Trochilidae，隸屬於雨燕目的蜂鳥科。雨燕目鳥類體形較小，雌雄同色，羽毛多具光澤。翼形尖長，尾形多變，大多呈 叉狀，尾羽 10 枚；腳短，跗蹠大多被羽。這一目的鳥飛行能力強，速度快且敏捷，在飛行中進行捕食昆蟲或啄食花蜜，可懸停。為什麼 拿蜂鳥跟直升機比較呢？很明顯的，可懸停，是二者相同的特色。 直升機和竹蜻蜓的飛行方式相似，均是以一條或多條水平旋轉的「旋翼」造成上升力和推進力；然而直升機有一個致命的缺陷－耗 油量大，速度慢，加上航程很短。關於這一點，蜂鳥可以說贏了一大半；蜂鳥的飛行速度可達每小時九十公里，若是俯衝，甚至可達每 小時一百公里的高速 然而， ； 耗油量大這一點，放到蜂鳥身上亦然。 今天一隻蜂鳥若是被困在一個密閉空間當中， 牠的本能是立刻向上飛， 而非不出去的結果就是導致體力耗盡，體力耗盡的時間非常短，甚至可能短於一個小時。蜂鳥每秒鐘可拍打翅膀十五至八十次，看蜂鳥 的體型大小而定；世界上最小的鳥屬於吸蜜蜂鳥 (Mellisuga helenae)，僅重 1.8 克。蜂鳥的心跳每分鐘可達到五百下，由於代謝率過快（是 所有動物中最快的），牠門每天必須採食數百朵花，遠超過自己的體重。 直升機的可能改進方式 蜂鳥在飛行時，升力有 75% 來自翅膀下扇，25% 來自翅膀上扇；其他鳥類則是通通來自翅膀下扇。比較特別的一點是，昆蟲的飛行 升力剛好是一半一半，因此可見蜂鳥的飛行方式有一部分是介於昆蟲與鳥類之間。蜂鳥在上下拍動翅膀的同時會將身體上抬，翅膀向兩 邊展開。 為了獲得升力，蜂鳥每次扇動翅膀時都將翅膀部分折疊，使之指向正確的方向。科學家說，蜂鳥飛行時翅膀的姿勢，與遊泳者踩水 時手和臂的動作類似，只是頻率要快得多。 －《Nature Magazine》 這個部分從仿生學的角度來看，絕對是直升機得以思考改進的方向。然而，直升機畢竟與蜂鳥不同，直升機靠的是螺旋氣流上升前 進，蜂鳥靠的是上下快速拍動翅膀產生的升力。從歷史上來看，直升機旋翼技術的第一次突破，歸功於西班牙人 Ciervao；他為了創造「不 失速」的飛機以解決固定翼飛機的安全問題，採用自轉旋翼代替機翼，發明了自轉旋翼機。旋翼技術在自轉旋翼機上的成功應用和發展， 為直升機的誕生提供了另一個重要條件。我以為，若能夠將「部分折疊」技術套用到直升機的旋翼上，讓旋翼能夠依照當時的風向以及 天氣情況進行微調，或許是不錯的想法。另外，蜂鳥在不易取得食物時，會進入一種類似冬眠的「蟄伏」狀態，以降低代謝的速度，維 持生命。若直升機能夠搭配自由伸縮的機翼，在有一定速度以及高度時進行滑行以降低油料的使用量，直升機的實用性將能更上一層樓。 2