蜂鸟微小的身躯给 无人机和航空器行业 投下了 巨大的阴影 —它们可识别的、 精确的飞行和悬停机动 早已成为人工机翼和其他螺旋桨的灵感来源。 尽管它们 具有影响力 ，但对这些鸟类运动的理解很大程度上仍来自于在真实和人工环境中对飞行活动的观察。
宾夕法尼亚州立大学的研究人员近期“逆向工程”了 蜂鸟翅膀的肌肉骨骼系统 ，从而极大地扩展了此前相对有限的知识，为这些小型鸟类的运动提供了迄今为止最好的细节。现在，大量新信息将为下一代无人机的设计者提供参考。
为了指导他们新的建模方法，该团队结合了现有的解剖学文献、计算流体动力学模拟数据以及通过微焦点X射线和X射线扫描捕捉到的翅膀运动。然后，他们将这些大量信息与基因算法（一种基于进化策略的优化程序）相结合，以获得对蜂鸟飞行中最微妙方面的全新见解。
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“我们可以模拟蜂鸟翅膀的整个重建运动，然后模拟拍打翅膀产生的各种流动和力，包括施加在翅膀上的所有压力，”宾夕法尼亚州立大学机械工程教授Bo Cheng在该大学本月早些时候发布的 公告 中说道。
他们新建模系统的一个主要发现是，蜂鸟的主要肌肉，即（确实被称为）“飞行引擎”，不仅仅是让翅膀前后扇动。相反，它们实际上以三个不同的方向移动翅膀——上下、前后以及扭转或俯仰运动。研究人员将这些运动比作锻炼时收紧核心肌肉以提高敏捷性和稳定性。
“它们在俯仰和上下方向上收紧翅膀，但在前后方向上保持翅膀松弛，因此它们的翅膀看起来只是在前后扇动，而它们的动力肌肉或飞行引擎实际上是在三个方向上拉动翅膀，”Cheng解释道。“这样，翅膀在上下运动以及扭转运动方面具有非常好的灵活性。”
尽管仍需要额外的测试验证，但团队相信他们的观察结果有一天能够积极影响未来依赖更精确蜂鸟仿生学的无人机技术进步。
