张锡元

【摘 要】 鸟类、有翼昆虫等飞行动物都有着独特的身体构造。经过几千万、几亿年的自然选择，飞行动物的身体各个部分不断变化着，形成了各种有益于飞行的机构，使得生物个体的飞行能力得到各种各样的提升。然而不同生物的飞行构造有着很大的不同，使得它们的获得飞行动力的方式也有很大的不同，这使得不同动物的飞行各有特点。本文以理论力学知识，对昆虫、小型鸟类以及大型鸟类的飞行进行了力学分析，并基于分析对它们的身体构造以及飞行方式進行了解释。

【关键词】 飞行动物；身体构造；力学分析

一、简介

仿生学近十几年来一直是国内外科学研究的重要方向。我们知道人类进化只有500万年的历史，而生命的总进化历程已经有了35亿年，这个漫长的过程中产生的最终结晶——各类动物，它们的生活运动都值得我们去研究，而且现在我们也正在朝着这个方向努力。在研究动物运动的过程中，也诞生了许多的新兴学科，如生物力学，以及其下的生物运动力学，昆虫拍翼非定常空气动力学和柔性形变效应等。在这些学科的支持下，相应的应用学不断崛起，我们在飞行器、航天器等人造飞行设备中对动物身体结构的参考也越来越多。从100多年前开始，Wright兄弟就根据鸟类的滑翔飞行发明了飞机，之后人们又根据鸟类的尾羽改进飞机的尾翼，现在受小型飞行昆虫启发的微型飞行器也越来越热门，仿生机器学使机械的运动更灵活效率更高。……