飞得和鸟一样好的鱼

离开水的鱼并没啥了不起,除非它们是飞出水面的。科学家利用风洞实验发现,原来利用胸鳍和腹鳍滑翔的飞鱼,能够真的飞得和鸟类一样好。

过去研究飞鱼的科学家,只能利用其他动物相似的翅膀来猜测飞鱼的空气动力学。现在韩国首尔国立大学的机械工程师Hyungmin Park和Haecheon Choi直接把飞鱼放进风洞中去了它们是怎么飞的。

韩国首尔全国渔业协同组合连合会提供了他们在日本海刚捉到的40只飞鱼(Cypselurus hiraii)。他们从冰桶中挑了五只体形最相似的飞鱼,交由韩国海事动物研究中心把鱼干燥并利用塑胶泡棉制作作成标本。他们把其中三只的胸鳍和腹鳍拉出弄成类似双翼飞机,第四只鱼仅拉出胸鳍,第五只则把所有胸鳍和腹鳍收起。然后把五只鱼都送进风洞去测量。为了模拟在水面上的飞翔,他们把一缸水放进了风洞去做实验。

结果他们发现,飞鱼在风洞中能够达到的最大上升力的角度,和飞鱼在野外跳出水面的角度是一致的。同时,他们也发现飞鱼在水面上滑翔时,是和水面平行的,那样可以把升阻比(lift–to–drag ratio)提至最高,所以能够在空中保持最长的滑翔时间。而胸鳍和腹鳍同时能够让飞鱼在空中保持稳定。而飞鱼的滑翔能力,和老鹰及海燕一样好。

他们还发现,飞鱼很神奇地把在水面上滑翔的阻力减少了14%。飞鱼在水面上滑翔,原本会因为鳍表面的气压不同,而产生阻力。在滑翔时,翼下的气压会大于翼上的气压,而高气压会往低气压处移动,不过只能够在翼尖发生,因此在滑翔当中翼尖处就会产生了会导致阻力的乱流。可是当飞鱼接近水面上滑翔时,会产生地面效应(ground effect)而使得乱流消失。

飞鱼可以利用地面效应在水面上飞翔长达400公尺!飞鱼还会利用尾巴拍打水面在空中滑行。有些飞鱼甚至演化出更大的尾鳍下叶来提高推力以助在空中滑行。飞鱼为何在要空中滑翔呢?有两个假设,一是它们可以躲避猎食者,另一个是它们在空中滑翔比在水中游泳还省力。

宾州西彻斯特大学的动物学家Frank Fish和Choi认为,这个研究有助研发出更省能源的航空器,例如可以用于改善“机翼翼地效应”(wing-in-ground effect)的载具。

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