中国利用仿生技术,助力仿生潜艇与飞机诞生


中国利用仿生技术,助力仿生潜艇与飞机诞生

中国仿生鸟

达芬奇曾靠着解剖学研究飞鸟结构,摸到了航空科学的大门。但限于当时研究手段和工程科学的落后,达芬奇无法进一步探明奥秘。在几百年间,人类研究事物的工具和理论得到了飞跃式发展,不仅能够“看得更小”,透彻微观领域,还能运用多种工具来探寻可见光够不着的角落。

在克服了颤振、面积律等拦路虎之后,人类正式进入音速时代。但这并不代表飞得更快的道路就畅通无阻——通常意义上的超音速飞机要想飞上天,飞行员也是不可或缺的一环。

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歼20隐身战机

问题就出在这一环上。飞机飞得越快,变更方向时飞行员身上受到的惯性过载就越大。在超音速战斗机上,飞行员拉一个弯可能就要承受5个G(五倍重力)的过载。

这是个啥概念?刺激一点的过山车短时间过载也就3-4个G水平,而这就已经足以让普通人“哭爹喊娘”,更何况飞行员受到的过载“持续且均衡”,这已经到了影响身体机能、思考速度,甚至是让飞行员短时间失去知觉的地步了。

为什么会这样?当然是过载让血液的循环流转无法如往常进行。那……自然界有没有类似的例子?

当然有。脖子高高的长颈鹿便坐拥“稳定血压”的能力。按照常理来说,长颈鹿那高高在上的脑袋,需要较高的血压才能维持血液循环,但是它又能够俯仰自如地低头喝水,似乎不受血压影响?

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抗压服

随着解剖学进展到毛细血管层面,这个问题得到了解答。通过肌肉收缩,长颈鹿得以向自己的腿部施加压力,以此保证脑部的血液供应——而这一招自然是被迅速地应用到航空航天领域,制成了能保证飞行员上半身供血的“抗荷服”。

拉链出现之前,纽扣和绳结,是军服装具固定的两大流派,但就是谁也取代不了谁——纽扣方便,但易掉落,易丢失;绳结随手可得,但捆扎不易。

第一次世界大战末出现的拉链,看似是已经“一统江湖”,但其实并没有。一方面拉链本身的制造就需要耗费相当工时,另一面拉链在使用过程中也要温柔待之,维护和检查必不可少,不能随意水洗,还可能生锈。

所以说到底,有没有像胶水一样,甚至比胶水还方便,放上就粘,扯开就分的固定神器?

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魔术贴

就在工程师们潜心发掘,绞尽脑汁,几乎就要放弃之时,一种被称为“魔术贴”(亦称维可牢)的搭扣带横空出世,它真正实现了放上就粘,扯开就分,重量还异常轻薄。

说到底,大自然并不是没给过人类启示。发明魔术贴的瑞士工程师也是一名登山爱好者,他不过是拿着显微镜,对着粘在自己衣裤上的苍耳子(球形果实)仔细观察,然后在塑料上复现了这些植物表面的钩状结构,“魔术贴”就此诞生。

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仿生潜艇

早在二战中后期,刚部署主动声呐的盟军反潜专家们就发现到了一个问题:声呐耳机里总是会传来一些莫名其妙的响声,甚至能比水下的爆炸更尖锐干脆。


由于人类对深海环境研究手段的缺乏,这个奥秘一直到二十年后才揭开一幕:一种被称为“枪虾”的小虾拥有巨大的单边“虾钳”,正是这块不足拇指大小的钳子,在水下制造出了巨大的动静。


而随着研究的深入,科学家们难免对传感器、高速摄影机等设备导出的结论感到震惊。枪虾制造出的不是“声音”,而是挤压海水和空气制成的空化泡,这些空化泡内部最高温能达到数千摄氏度,还能从其中辐射“发光”,产生光子,即所谓的“虾光现象”。


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虾光现象研究

现如今,虾光现象的奥秘已被3D扫描完全还原,用于演示原理的机械装置也早就诞生,而人类显然要比利用虾钳捕猎的小虾,要走得更远更远:空化泡退可统治水下武器行列,进甚至可用于约束核聚变,其奇特远远未到被解明的地步。

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中国仿生侦查鱼

据美媒报道,中国一家民营企业近日有了大动作,研制出了新的仿生武器。据悉,这次模仿的是鱼的形态,全长3米,重达200公斤,整体造型与真鱼没有任何区别。鱼头采用的是硬质合金材料,身体由柔性材料制作而成,背部装有导航和通信设备,在鱼鳍的遮挡下很难被发现。最重要的是,这种仿生鱼在海里不会发出任何噪音,这和鱼雷有着本质的区别。

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中国仿生机器狗

中国也有一种仿生四足机器人,即中国版“大狗”,已于去年7月公开亮相。这款机器人总重250千克,负重能力为160千克,垂直越障能力为20厘米,爬坡角度30度,最高速度1.4米/秒,续航时间2小时。

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中国仿生新型潜艇

曾经我军先进装备研究起步晚,以逆向学习别人的军事技术为主。今天的中国军队和科研机构,不断加强自主研制能力,向自然要灵感,要创意,要生产力和战斗力。

如今,除了简单仿生小装备,我国在大型装备的仿生技术应用上也是得心应手,包括仿生潜艇,无人机,电子干扰器,水陆坦克,自动无人船,大型卫星天眼等等,涉及范围之广,程度之深。

目前,我国的仿生技术和研发能力,据国外科技媒体报道说,整天实力已位于世界前列,是一个在仿生领域有众多成果的国家。


来源:科普中国-军事科技前沿

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页面更新:2024-04-06

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