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翅膀羽毛实现近乎无声的飞行——生物策略——AskNature

来源：萌宠菠菠乐园时间：2024-10-30 18:25

生物策略

翼羽可实现近乎无声的飞行

猫头鹰

询问自然团队

图片：吕克·维亚图尔 / 维基共享资源 / GFDL - Gnu 自由文档许可证

内容介绍战略视频潜力参考资料

猫头鹰的特殊羽毛可以通过改变空气湍流和吸收噪音来实现近乎无声的飞行。

介绍

猫头鹰被称为夜间沉默的掠食者，能够飞到距猎物仅几英寸的地方而不被发现。它们飞行时的安静得益于它们特殊的羽毛。当空气冲过普通机翼时，随着大面积空气湍流的形成，通常会产生“喷涌”噪音。但猫头鹰有几种方法可以改变这种湍流并减少噪音。

战略

首先，猫头鹰翅膀的前缘有羽毛，覆盖着从翅膀伸出的小结构。一种假设是，这些锯齿将流动的空气分解成更小的气流，这些气流沿着机翼更加稳定。此外，气流模式的这种变化似乎也降低了流动空气的噪音。当翅膀处于陡峭角度时，翅膀的锯齿状前缘似乎可以最有效地减少噪音——当猫头鹰靠近猎物并发起攻击时，就会发生这种情况。

Detail view of the stiff curved serrations on the leading edge of an owl wing feather

近距离观察猫头鹰外翼羽毛的前缘，可以看到坚硬的锯齿，有助于在翅膀上方形成平稳的空气流动。照片 © Radd Icenoggle，经许可使用。

然后，这些较小的气流沿着猫头鹰的翅膀向由细边缘组成的后缘滚动。当空气从后缘流出时，该边缘进一步分解空气，从而大大降低空气动力噪音。然后，猫头鹰猎物能察觉到的任何剩余噪音都会被猫头鹰翅膀和腿上柔软的绒毛吸收。这些柔软的羽毛吸收大多数猎物以及人类都敏感的高频声音。总而言之，这些羽毛特征使猫头鹰在飞行时不会被人听到。

视频

潜力

猫头鹰羽毛空气动力学方面已经应用于风力涡轮机和新干线列车机翼。它们同样可以提高飞机机翼、直升机和无人机叶片的效率并最大限度地降低噪音。家用和工业用途的风扇叶片也可以利用这些策略。

猫头鹰羽毛策略还可用于为基于织物的翅膀创造不同的空气动力学效果，例如风筝、降落伞、滑翔机、横幅等。

参考资料

“仓鸮的翅膀与其他鸟类和飞机的翅膀不同......仓鸮的远端翅膀类似于一个稍微弯曲的板......气流通常倾向于在其上分离，特别是在低速飞行时......前缘的锯齿防止分离和通过在机翼上表面生成湍流边界层来增加升力……湍流边界层将前缘和后缘流分离延迟到更高的迎角……类似于 Soderman (1972) 在较高雷诺数下的实验所示。

如上所述，Neuhaus 等人。 (1973) 表明锯齿仅在陡峭的迎角时影响噪声的产生。一种解释可能是，在巡航飞行条件下，由于气流速度较低，前缘处的驻点导致通过锯齿的气流相对较低。然而，在锐利的攻角下，锯齿会像犁耕田地一样在空气中梳理。正如 Ito (2009) 所示，通过其弯曲和方向，锯齿会在背翼表面产生微小的涡流。这种现象增加了仓鸮翅膀在扑动飞行和撞击时的升力并降低了噪音，这对猫头鹰来说非常有用。” （巴赫曼和瓦格纳 2011：200）