星期三, 28 4月 2021 16:14

无声飞行的猫头鹰

本文摘自《创造》杂志中文版第40卷第2期

人们观看猫头鹰扇动翅膀或滑翔时,就像观看一部无声电影一样——非常安静。

这是因为它们的翅膀表面柔滑,前缘呈梳齿状结构(如图所示),后缘的穗状须边也能有效抑制气流掠过翅膀时发出的声音。1所以猫头鹰的猎物(老鼠或田鼠)往往毫无觉察就被捕获了。

另外,由于翅膀的噪音抑制到了猫头鹰自己都无法听到的程度,这就使得猫头鹰在飞行时能够更清晰地听到猎物的动静(从而定位)——这一点在夜间捕食中至关重要。

每个锯齿都是“单个倒钩的尖端,具有非常复杂的3D形状”

这些特征引起了仿生学(生物灵感)的研究者的注意(仿生学是一门快速发展的领域,该领域的工程师致力于研究生物的设计并进行模仿)。凭借来自猫头鹰翅膀的灵感,人们已经设计出了更加安静的电脑换气扇叶。2最近,研究者使用风洞设施对这些抑噪特征(尤其是前缘锯齿)展开了更加细致的研究。每支“羽支的尖端都具有非常复杂的3D形状”,而根据位置的不同,这些羽支的大小和朝向也不同。3

CC-BY-SA 3.0 Kersti via Wikipedia 猫头鹰羽毛

猫头鹰翅膀的设计也有效地解决了抑制噪音和提升气动力之间的矛盾。研究人员正努力揭示其中的原理,希望在人造科技的各个领域模仿这些设计特征;举例来说,让多旋翼无人机的桨叶更加安静地“切割”空气,同时不会过度牺牲升力,让其它飞行器、风力涡轮机和流体机械等也能同样升级。

不过,要想彻底了解猫头鹰翅膀抑制噪音的原理并将其用于航空技术,还有很长一段路要走。由此也引出了这样的问题:最初,猫头鹰是如何获得这样令人羡慕的设计特征的?这些设计特征表明它们是被设计出来的,显然也表明了设计者的存在。当然,在这个进化论思想的论调不绝于耳的大环境下,你很可能未曾听见这显然的道理从房上宣扬出来(译注,太10:27)。而今很多人,本该将生物设计归功于上帝时,便如飞行中猫头鹰般默然无声了(参见罗马书1:18)。 

 

【扩展阅读】

● 一支羽毛便能驳倒进化?

● 飞行:不可简化的复杂性

● 关于羽毛的异想天开——所谓的“原始羽毛”在仔细研究之下原形毕露

● 鸟类进化论的破灭

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参考文献和注释

1. 即频率为2kHz。(老鼠和田鼠的听觉范围为2-20kHz,而猫头鹰的听觉范围是3-6kHz。)Lilley, G.M., A study of the silent flight of the owl, 4th AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference 2340:1–6, 1998 | doi:10.2514/6.1998-2340.

2. Dawson, E., PC Authority, October 2006, p. 15, also: A quiet fan of the Designer’s, Creation 29(1):11, December 2006; creation.com/fan.

3. Rao, C. et al., Owl-inspired leading-edge serrations play a crucial role in aerodynamic force production and sound suppression, Bioinspiration & Biomimetics 12(4):6008, 4 July 2017.

     

本文原英文链接见:https://creation.com/owl-wing-bioinspiration.

 


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