给我一双翅膀

    像鸟一样徜徉于天际，并非只是电影情节，人类自古以来就有这样的梦想，也正因为心中有这样一个不解的情节，人类才发明了飞机。

    从相传两千多年前的汉代，有人全身粘上羽毛试图展翅飞翔，到1903年赖特兄弟发明飞机，人类用去了将近2000年的时间。这个模仿的过程为什么花费了如此漫长的时间，我们到底向鸟类学习了什么？飞行的背后究竟隐藏了什么秘密？

    飞行的背后究竟隐藏了什么秘密？

    1865年，意大利文艺复兴巨匠达·芬奇在去往费所雷的路上，也在思索着这个问题。

    达·芬奇仔细观察鸟类翅膀的运动，并把观察到的鸟类攀升的路线记录下来。他惊奇的发现，鸟类通常以两种路线飞翔：一种永远是弧线，像螺钉上的线条；另一种是直线和曲线。达·芬奇运用自己掌握的数学知识加以分析，得出了一个激动人心的结论：鸟类是一种以数学法则运作的机器，人类有能力复制出这种机器，飞上蓝天！他被这种结论鼓舞着，着手制作了扑翼机。

    达·芬奇的朋友也相信驾着扑翼机可以成功的飞行，他避开达·芬奇，偷偷地带着扑翼机来到野外，然而在短暂的惊喜过后，他在惊恐中摔下了山崖。

    在达·芬奇之后，仍然有很多人尝试以扑翼的方式飞上天空，但是1873年，扑翼方案被一个叫马雷的法国医生终结了。因为他无意间发现了鸟类在空中飞行的扑翼动作，这个发现，即便在今天，依然也只为少数人所了解。

    当时，人类仰望天空，观察鸟类的飞行，都和我们一样认为鸟类是简单的上下扑动翅膀的。然而这个叫马雷的医生用定时连续摄影，初步掌握了鸟类飞行的扑翼动作，他赫然发现，鸟类的飞行动作远比我们的想象要复杂的多。

    其实只要观察一下鸟类或者昆虫，它们的扑动的姿态是很复杂的，它有上下的扑动，而且有旋向的，沿着身体方向有悬向，而且有扭转的变形、变动，这样才能产生升力和推力。

    借助更先进的仪器，我们今天可以更详尽的了解鸟类在扑翼时翅膀的变化。我们还掌握了足够的解剖学的知识，知道鸟类之所以有力量扑动翅膀，是因为它们有占全身肌肉总量四分之一的强大胸肌。而这种先天条件是人类所望尘莫及的。

    医生马雷的发现，对人类来讲，无疑是一种无情的打击。放弃了扑翼方案的人们，还有什么办法可以飞上天空？所谓山重水复疑无路，柳暗花明又一村。这时，有人发现鸟类另外一种飞行方式——滑翔飞行。

    至今为止，人们驾驶滑翔机滑翔的最远距离可达2046米，然而在滑翔机刚刚问世的时候，却只能飞行几米，那还是1853年，第一个研制出滑翔机的是英国科学家凯利。他让他的马车夫在极不情愿的情况下，坐着这架滑翔机飘飞过一个小山谷。这是成年人最早乘滑翔机所作的自由飞行。

    但是滑翔机就是只有固定翼而没有动力装置的飞行器。因此，为了能飞上天，在起飞的时候就需就要外力牵引，而一旦升空，就可以脱离动力牵引，在空中自由的滑翔了。滑翔机都有着细而长的机翼。而我们也不难发现，能够滑翔的鸟类，也同样长着细而长的翅膀。这又是什么道理呢？

滑翔机

    原来，鸟在空中飞翔，空气从翅膀流过的时候，会在翅膀尖产生一个涡流，会使翅膀尖的部位产生一个力，这个力就叫做诱导阻力，使压力变大。机翼越长，诱导阻力占的比例越小，所以翅膀长的鸟儿才能滑翔，翅膀短的鸟儿因为诱导阻力占的比例越大只能扑翼。滑翔机的机翼很窄很长也是这个道理。

    在滑翔机的发展过程中，做出最大贡献的当属德国科学家奥托·里林塔尔，因为他给滑翔机安了上了一对拱形的翅膀。正是这对拱形的翅膀使得滑翔机飞的越来越远成为可能。

    1891年，他制成一架蝙蝠状拱形滑翔机，在柏林近郊做了试飞。

    他对于拱形的利用，灵感同样来自于鸟类。仔细观察就会发现，鸟类的翅膀都是拱形的，而且前缘很厚，后面很薄。鸟类经过上亿年的进化，进化的作用使其所有的身体条件都更加适于飞翔。

    鸟类的翅膀缘何保持这样一种形态？

    这个我们把它叫做流线型，流线型（的物体）在空中运动的时候呢，上面的（空气）流速比较快，下面的流速比较慢，那么下面的压力就比上面的压力大，下面的压力相对少一点，那么压力之间的差就会产生一个升力。鸟儿在空中飞行的时候，会对自身的羽毛进行细微的调节，这样就可以改变拱形翅膀的曲度，从而改变升力系数。

    里林塔尔这个发现不仅改善了滑翔机的性能，而且对以后的飞机设计影响深远。现在所有的机翼都被设计成流线型。如今，飞行员在上天之前，都要检查襟翼和副翼是否能够正常操纵。因为可以通过操纵襟翼和副翼来改变机翼拱面的弯曲程度，从而改变升力的大小。同样可以通过操纵改变曲度的还有尾翼。就是通过控制这些机翼，技术娴熟的飞行员可以像鸟一样在空中可以进行精彩的表演。而在早期的战争中，飞行员也需要以此躲避对方的进攻。

    20世纪的两次世界大战期间，飞机被迅速投入战争中，而且，很快发展成为三军的重要武器。为了更快更好的执行任务，同时也为了躲避对方炮火的攻击，提高飞机的飞行速度成为军方的最大追求目标。然而就在飞机速度提高的同时，问题出现了。

    在战争中，许多主战机型，经常会自己坠毁。在其后的研究中，人们发现这是空气作用的结果，在空气动力学中被称为“颤振”。但在自然界中，许多昆虫的扑翼频率也很高，例如蜻蜓每秒钟翅膀要扑动60下，但是为什么蜻蜓不会发生颤振现象呢？研究发现，蜻蜓自己完美的解决了这个问题。在蜻蜓翅膀末端前缘有发暗的色素斑——翅痣。如果把它们切除，蜻蜓飞起来就会荡来荡去。原来翅痣就是蜻蜓对抗颤振的装置。人们在解决飞机的颤振问题时并没有研究蜻蜓的翅痣，但令人惊叹的是，人们解决飞机颤振问题的方法和蜻蜓惊人的相似。就是在机翼前缘的翼尖，加一个配重，这样就可以避免机翼折断了。

    如今，科学家在进行飞机设计的时候，都要在风洞内检测，在不同的空气作用下，机翼的抗颤振性能，从而确定飞机的设计方案。

    昆虫和鸟类都是天生的飞行专家，但是鸟类和昆虫的飞行方式却并不相同。

    有一种鸟是以昆虫的方式飞行的，那就是蜂鸟。

    蜂鸟的体积很小，在正常情况下，它每秒钟大约振翅25下，靠近它，我们会听到嗡嗡的声音，不用慢镜头，我们根本看不清它的振翅动作。他们的翅膀呈8字形摆动，这和昆虫一样。不管哪一面向上，功能都一样卓越。拍动翅膀使空气下沉，像旋转的桨叶，只要改变翅膀的角度，就可以自由的向上向下，甚至向后飞行。在这些鸟的启发下，1939年，美籍乌克兰人西科尔斯基制造出了第一架实用型的直升机，向军方做了表演。如今，直升机被应用到更广泛的领域，人们对直升机的研究也越来越细微，在桨叶尖部的设计中，同样向鸟类学习了很多东西。

    ……

    经过种种努力，人类飞得越来越高远了。

    从达·芬奇研究扑翼机开始，至今已将近150年了，人类经历了无数次的失败，今天也终于研究出了扑翼机。虽然这只是一个微型的飞行器，但是我们有理由相信，终究会有一天，人类可以带着一对翅膀，像鸟儿一样自由的扑翼飞翔。