《大自然最瞭解》第一季全13集 P6 - Nature Knows Best_S01E07_The Wonders of the Whirlybird.UMMU.NET

我們都知道鳥類影響了飛機 但是飛機從何而來呢? 他們其實是受到自然最有效率的飛行員影響 工程師繼續尋找自然來讓它們更安全 更安靜 並設計一種全新的機械工程 我是丹尼·華盛頓 生物學家和驚喜探索者 本週我們探討 自然最有效率的飛機 大家好,我是丹尼·華盛頓 歡迎來到自然最有效率 雖然鳥類經常被視為人類飛行的啟發 但早期的飛機工程師 其實是從其他自然啟發 例如種子和蛇 引起了飛機的創造 自然啟發我們 不僅要飛躍 還要飛躍 因為它給予我們一個能力 普通的飛機無法提供給我們 由於所有飛機的影響 其中一個站在其中 龍鳥 這隻蛇是自然中找到的最佳飛行員 它的速度可以達到30公里小時 令人驚訝的一隻這麼小的蛇 甚至在那些速度上旅行 它可以立即停止並改變方向 不愧是飛機工程師 利用龍鳥作為模型 哇 這肯定看起來像一隻蟑螂 很漂亮 絕對是 這架飛機是一架羅賓遜R44 看起來像一隻蟑螂 你甚至可以分割成部件 車廂可以代表頭部 中間可以代表肚子 尾部可以代表臀部 這種類似的形狀絕對不是巧合 飛機廠商斯科爾斯基 看著龍鳥完成一些早期的設計 事實上 他們第一架飛機的名字是龍鳥 當我們走到前面 你會看到我們這架飛機的大窗戶 它給我們一種視野 讓我們可以看到旁邊和前面 它也有一點點泡泡 讓我們可以在旁邊看得很遠 這是一個很棒的視野 每個龍鳥的核心眼睛 含有28,000個鏡子 讓龍鳥的腦子 融合成一張圖片 這給了龍鳥 全球360度的視野 魚餌捕獲的重要工具 而且龍鳥的成功率 在捕獲的時候 接近95% Evan,你告訴我 龍鳥的渦輪 當我們飛行時 它們是如何產生的 它們是垂直的 所以當它們在地面 它們就不會產生扭動 這就是為什麼我們可以 坐在地面 沒有飛到任何地方 當我們準備坐在地面 我們會改變某種東西 叫做扭動 這會改變渦輪輪輪桿 當這發生的時候 它會開始產生扭動 原因是因為 渦輪輪桿 會改變角度 風會越來越快 這會讓飛機 被吸入空氣 所以我們放入的扭動 越多 渦輪輪桿的扭動 就越快 我們可以坐在地面 龍鳥 不一定可以 它們可以抬起翅膀 但是它們可以 旋轉翅膀 所以它們可以 得到同樣的扭動 是的 當它們第一次 製造飛機的時候 翅膀是比較硬的 現在時間進步了 它們變成了 鋁合金材質 這讓翅膀 有一點扭動 我好想飛 我們可以進去嗎 絕對可以 這個重量有多重 最大重量是2400磅 我們不及龍鳥輕 來吧 各位 飛機基本上可以 前後後後旋轉 對嗎 是的 下降了 飛行道 旋轉 完美的飛行 是的 儘管飛機的 操控能力不佳 但它還有很長的路程 去追上龍鳥 龍鳥還可以 旋轉旋轉 如果需要 因為它有四隻翅膀 它們互相 它們互相連接 肚臍 通過獨立的肌肉組織 龍鳥是牠們唯一的蟲 可以這樣控制翅膀 而這架飛機 尺寸達到14000米 有些龍鳥 可以達到 20,000米的高度 這就像飛行 絕對 我正要找出 這就像飛行 的龍鳥 看著前方 嘗試把鼻子 朝著那個方向 利用翼端 左邊 放鬆 你的控制 我的控制 你的控制 我幾乎沒放任何壓力 在翼端上 它正在積極地移動 稍微往右一點 哇 這太厲害了 我的天啊 再試一次 再給你一次機會 看起來並不容易 對 這很挑釁 這真的很挑釁 我相信你現在可以 向大多數人解釋 這飛行不容易 不,這不容易 這真的很棒 謝謝你 不客氣 做得好 哇 這真是 我人生中 最驚人的經驗 在飛機上 飛上天空 這真的 模仿了 龍鳥的動作 我們在空中 真是不可思議 接下來 看看這個 驚人的龍鳥 如何教我們 如何製造 更好的飛機 這真的很酷 等著看 我們正準備 登陸 歡迎回到 Nature Knows Best 我們看到龍鳥 影響了早期的 飛機設計 所以不可思議 工程師仍然 對這隻蟲 尋找新主意 比如說 龍鳥如何 出發和登陸 牠們可以 用葉子嗎 檢查 棒子 檢查 石頭 檢查 飛機 相反 需要 順滑的 平面 為了出發 和登陸 飛行員 必須尋找 平面 開闊的範圍 有低陡 現在 那個範圍 必須是 10度以上 但這並不會 永遠如此 感謝教授 Mark Costello 和他在 Georgia Tech的團隊 這就是我 與他的畢業生 Ben Leon 他幫助教授 創造了一種方法 將龍鳥的腿 放在一架 傳統的飛機上 哇 這太棒了 你怎麼 想到這個設計 Ben 自然有一個 美麗的 腿 讓這項工作 在登陸時 因為飛行員 登陸 在高陡的地面 是非常困難的 而且需要 很多技巧和練習 才能安全地 登陸一架飛機 現在 這些機械式登陸裝備 你只需要進來 登陸 就像登陸 一般的 平面 這怎麼做 有四個腿 每個腿 有兩個部分 就像蝙蝠一樣 這些腿的下方 有感應器 讓我們知道 當我們登陸時 我們可以 感應地面 讓我們能夠 按住 這個腿的下方 讓它能夠 按住地面 我可以試試看嗎 我可以把它推開嗎 你可以 啊 壓力不大 這太酷了 這個機械式登陸裝備 這些機械式登陸裝備 能夠 保持 平滑的 20度 但真正的表現 是在 不準備的地面上登陸 所以你可以 在不準備的地面上 登陸 或者你也可以 登陸在那裡 有樹枝之類的地方 然後這架機械式登陸裝備 能夠保持平滑 Ben示範了 如果一隻腿 要登陸 例如 一塊磚頭 他就要 哇 看看這個 完美地平滑 而且這個機械式登陸裝備 足夠柔軟 讓四個腿 能夠一起 做一個支撐 這叫 一架機械式登陸裝備 往下 然後上 這太酷了 但他們也做了 外面測試 在各種地面上 登陸他們的 200公斤機械式登陸裝備 我們在測試中顯示 我們能夠 在14度 在平滑的地面上 這距離 遠遠超過 正常的工作範圍 你用什麼材料 來建造腿部 這些腿部 是從空中製造的 鋁合金 讓它保持平滑 同時也非常堅固 請告訴我 這架機械式登陸裝備 為什麼你 選擇這個尺寸 因為我們選擇了 一架輕型的機械式登陸裝備 能夠運作 沒有任何限制 但我們也選擇了 一架大型的機械式登陸裝備 能夠顯示 機械式登陸裝備 你覺得這會維持多久 直到我們看到 這個技術 在真正的機械式登陸裝備上 是的 現在的時間點 看來我們將繼續 增加機械式登陸裝備的尺寸 我們將繼續 使用機械式登陸裝備 和自動機械式登陸裝備 但我認為 在下個十年 你會看到 機械式登陸裝備 所以很快 這些機械式登陸裝備 的大型機械式登陸裝備 再次感謝自然 接下來 使用鷹翼 來讓機械式登陸裝備 變得更安靜 歡迎回到 Nature Knows Best 當我飛進那架機械式登陸裝備 時 我發現了一個巨大的分別 它和鷹翼 它非常大聲 所以你如何安靜 一架機械式登陸裝備 從蚊子中取來的機械式登陸裝備 看來 你學習了一隻鳥 但不只是一隻鳥 我指的是蚊子 它們可以安靜地飛 這就是為何 理工學院的 Justin Jaworski 對它們的研究 我研究 蚊子的不同特徵 以及讓它們 變得安靜地飛 蚊子被稱為 其他鳥相比 最安靜的飛鳥 為什麼 任何鷹翼或翼 飛到空中 會產生聲音 從空中 飛過一把翼 而那些翼 會產生波動 導致翼端 發出聲音 或翼端聲 如果我們看看 蚊子的翼 與蚊子 或其他噪音的鳥相比 我們可以看到 它們的結構 和翼端的特徵 是非常不一樣的 我們可以看到 它們的翼端 有些翼端 如果我們看 蚊子的翼端 我們會看到 這些繁體 直線上升 我們會看到 這些小小的點 在繁體上顯示 如果我們看 蚊子的翼端 從上面往下 我們可以看到 它們看起來 像一隻鳥的籠子 或是一些 繁體中的繁體 它們會有 這些小的鉤子 在邊緣 然後這些鉤子 會連接著繁體 所以我們會看到 這種薄薄的層次 讓噪音流通 遠離 蚊子的翼端 這是非常有趣的 能夠看到 蚊子的翼端 這麼近 能夠瞭解 這些繁體 如何互相互動 這真是不可思議 所以從這個結構 我們嘗試 探測 我們認為 能減少 噪音的部分 在蚊子的翼端 我們研發了 這些叫做 蚊子翼端 我們現在可以 展示給大家看 來吧 這就結束了 節目的3D部分 不要等太久 讓傑森 為我的同事介紹 維吉尼亞技術學院 教授納森·亞歷山德 給我帶來 他的學校 著名的風管 這個風管 是由納森大學 這就是為什麼 科學這麼酷 而在這裡 他們正在測試 蚊子翼端基礎技術 這是測試範疇 我們的穩定風管 風管的牆壁 是用緊繃的 凹槽製成的 後面我們有 251個麥克風 用來錄製聲音 251個麥克風 哇 用來錄製 聲音的大小 還有聲音的位置 是由我們的風管製成的 所以這些是蚊子翼端 這些是蚊子翼端 這些是由 蚊子翼端的凹槽製成的 這些蚊子翼端 是用來解決波動 因為它們經過 風管的刀柄 而減少了 翼端聲音 我們估計 蚊子翼端 是在切斷 波動的結構 在蚊子翼端的流動 這就是為什麼 它們會靜靜地飛 我們嘗試 模擬了蚊子翼端 它們看起來不像蚊子 但功能是相似的 我們可以把寶寶關上嗎 可以 但我們先離開這裡 好主意 這裡就是 所有的魔法發生的地方 是的 我們正在進行實驗 蚊子翼端正在旋轉 通風管正在旋轉 通過測試區 這張圖表 是什麼 這張圖表 顯示了蚊子翼端 產生的聲音 產生的蚊子翼端 這張圖表顯示 聲音是來自 蚊子翼端 所以我們將 從蚊子翼端 並與蚊子翼端 它們會旋轉 一小時半左右 測量蚊子翼端 甚至更長 當你考慮 它們每20分鐘 在這個實驗中 它們期待 聲音的大幅減少 在你之前的實驗中 結果如何 我們能夠降低 蚊子翼端的聲音 大約10dB 這基本上是 你家裡的空氣清淨機 和正常對話的程度 這很重要 是的 結果 聲音也在這個實驗中 減少了10dB 所以你能夠 使用蚊子翼端 我們可以使用 風力渦輪 海洋發射器 基本上任何 沿線流通的東西 未來可能 一天 可以使用直升機 以及想像 這個技術 全靠蚊子翼端的蜥蜴 使用自然的飛機 製造一個新的酷炫的飛機 就像一架飛機 然後它上升 然後它下降 但它只有一個翼 歡迎回到 《自然知道的最好》 前往現代飛機的路 是一條很長的路 在索科爾斯基 轉向蚊子翼端之前 雷納多·戴維茲 設計了 這架飛機的父親 叫做雷納多·戴維茲 利用蚊子翼端 從蜥蜴中 生長出來的蜥蜴 工程師們 還在繼續建造這個設計 使用蜥蜴 也叫做蜥蜴 在自然工程上 他們設計的蜥蜴 幫助蜥蜴植物生長 如果蜥蜴從樹枝 直接掉下來 它就會掉在樹枝下 它不會有太多的光線 不會有太多的雨 這意味著 蜥蜴無法再生長 所以蜥蜴的發展方式 讓蜥蜴從 父親的樹枝中 從讓蜥蜴 輕鬆地吹風 到讓蜥蜴 飛起來 現在蜥蜴的 旋轉設計 已經被模仿成 渦輪船 而整架飛機 是由一隊 在洛克希德·馬丁 設計的工程師 叫做蜥蜴 我們喜歡蜥蜴的設計 因為蜥蜴很小 而且很簡單 它只有一個翼 只有一個重心 在尾端 當我們增加了力量 這就增加了 一個移動部分 然後為了增加控制 我們增加了 一個旋轉翼 所以我們只有 兩個移動部分 因為這個簡單的設計 蜥蜴可以被 移動三種方式 從地面 發射蜥蜴的風格 或是從 一個物體的頂端 像一張筆 一旦在空中 蜥蜴就能飛了 我們可以 控制蜥蜴 像一張平板 我們也可以 控制蜥蜴 用傳統的 遠端控制 按鈕系統 雖然原本 是由蜥蜴啟發的 但這架飛機 可以讓蜥蜴 和飛機 同時留在空中 它就像一架飛機 飛上去 飛下去 但它只有 一個翼 它的機翼 比較像 一架飛機的翼 而不是 一架飛機的機翼 這架飛機 只超過一呎長 目的是 讓它變得更小 我們開始 用更大的 我們改成 這個尺寸 我們有一個尺寸 更小的 我們開始 學習控制 蜥蜴 越小 蜥蜴就越難 達到 我們想要的 這架飛機的 目前尺寸 和它的速度 達到 約21公里 每小時 讓它 適合軍事監測 它非常簡單 和堅固 它很容易 放進一名士兵的袋子 或 最後 足夠小 放進他們的口袋 而這是 為士兵 提供 非常快 和容易 的 監測平臺 可以給他們 圖像 他們的周圍 這就帶我們 到攝影機 因為這架飛機 一直在旋轉 它必須 配備一個特別的攝影機 拍攝 攝影 但我們可以模仿一些設計原則 讓飛龍幻飛翔能在飛行上這麼順利 自然有數百億年的經驗 爲了創造這些非常有效和有用的系統 來抵達物質 可以在不同高度或速度上飛得更快 自然就是一個美妙的方式 能夠更快地完成任何任務 自然有許多例子 如果我們能夠創造一件 能夠和自然一樣有效的東西 那我們就準備好了 這件機械冰雕像 就像飛行員一樣存在 證明了這件事 不會需要數百億年才能完成 尤其是如果我們繼續 看着地球上的生物 因爲自然是最瞭解的 我是丹尼·沃星頓 下次見 出去玩 開始自己的冒險