其實,飛機的機翼一開始就是仿照飛禽的翅膀來做的……
可以說,仿生學是連接生物與技術的橋梁。
自古以來,自然界就是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。
種類繁多的生物界經過長期的進化過程,使它們能適應環境的變化,從而得到生存和發展。
勞動創造了人類。
人類以自己直立的身軀、能勞動的雙手、交流情感和思想的語言,在長期的生產實踐中,促進了神經係統尤其是大腦獲得了高度發展。
因此,人類無與倫比的能力和智慧遠遠超過生物界的所有類群。人類通過勞動運用聰明的才智和靈巧的雙手製造工具,從而在自然界裏獲得更大自由。
人類的智慧不僅僅停留在觀察和認識生物界上,而且還運用人類所獨有的思維和設計能力模仿生物,通過創造性的勞動增加自己的本領。
魚兒在水中有自由來去的本領,人們就模仿魚類的形體造船,以木槳仿鰭。相傳早在大禹時期,我國古代勞動人民觀察魚在水中用尾巴的搖擺而遊動、轉彎,他們就在船尾上架置木槳。
通過反複的觀察、模仿和實踐,逐漸改成櫓和舵,增加了船的動力,掌握了使船轉彎的手段。這樣,即使在波濤滾滾的江河中,人們也能讓船隻航行自如。
鳥兒展翅可在空中自由飛翔。
據《韓非子》記載魯班用竹木作鳥“成而飛之,三日不下”。
然而人們更希望仿製鳥兒的雙翅使自己也飛翔在空中,因此有人設計和製造了一架撲翼機,這是世界上第一架人造飛行器。
以上這些模仿生物構造和功能的發明與嚐試,可以認為是人類仿生學的先驅,也是仿生學的萌芽。
人們對於昆蟲行為為時過晚的研究。
在利奧那多?達?芬奇研究鳥類飛行造出第一個飛行器400年之後,人們經過長期反複的實踐,終於在1903年發明了飛機,使人類實現了飛上天空的夢想。
由於不斷改進,30年後人們的飛機不論在速度、高度和飛行距離上都超過了鳥類,顯示了人類的智慧和才能。但是在繼續研製飛行更快更高的飛機時,設計師又碰到了一個難題,就是氣體動力學中的顫振現象。
當飛機飛行時,機翼發生有害的振動,飛行越快,機翼的顫振越強烈,甚至使機翼折斷,造成飛機墜落,許多試飛的飛行員因而喪生。
飛機設計師們為此花費了巨大的精力研究消除有害的顫振現象,經過長時間的努力才找到解決這一難題的方法。
就在機翼前緣的遠端上安放一個加重裝置,這樣就把有害的振動消除了。可是,昆蟲早在三億年以前就飛翔在空中了,它們也毫不例外地受到顫振的危害,經過長期的進化,昆蟲早已成功地獲得防止顫振的方法。
生物學家在研究蜻蜓翅膀時,發現在每個翅膀前緣的上方都有一塊深色的角質加厚區——翼眼或稱翅痣。如果把翼眼去掉,飛行就變得蕩來蕩去。
實驗證明正是翼眼的角質組織使蜻蜓飛行的翅膀消除了顫振的危害,這與設計師高超的發明何等相似。假如設計師們先向昆蟲學習翼眼的功用,獲得有益於解決顫振的設計思想,就可以避免長期的探索和人員的犧牲了。
麵對蜻蜓翅膀的翼眼,飛機設計師大有相見恨晚之感!