金龟子对微型飞行器制造的启示

飞行器在民用和军事上都有很大的应用前景，它可以帮助人们完成很多事情。但是当遇到狭小的空间或者复杂的地形时，普通飞行器就难以满足需求，此时就需要一种尺寸更小、操作性更强的飞行器来填补空白。因此就诞生了微型飞行器。微型飞行器是指尺寸不超过15.24cm，重量不超过100g，并且能搭载一定的荷载进行飞行的飞行装置。这种飞行器的主要优点很明显，即尺寸小、操作性强、质量轻、便携且不易被发现。

微型飞行器的设计得益于对自然界中“金龟子”飞行的观察。“金龟子”在不飞行的时候可以将后翅收起来，飞行时则会将后翅展开。这样的特性使其具备了良好的飞行能力和环境适应能力。微型飞行器的设计正是借鉴了“金龟子”的这一飞行特性。从而使得飞行器在飞行的时候具有足够的升力，不飞行的时候可以将飞行器的机翼折叠起来，避免受损，也可以减小机翼所占空间。

那么金龟子后翅的折叠以及展开的原理是什么呢？首先我们先来了解金龟子的翅膀组成。金龟子的翅膀由一对前翅（也称鞘翅）和一对后翅组成。鞘翅一般称穹拱庄，厚度比较大，质地比较坚硬。它的主要作用是保护金龟子的身体以及后翅，并且可以与后翅协同作用，增加垂直方向的升力。金龟子的后翅则提供了在飞行时的主要升力，并且金龟子的飞行技能和它后翅的独特结构有很大的关系。

对应金龟子后翅的折叠以及展开原理。科学界现在主要有两种解释。一种解释认为金龟子后翅的折叠以及展开过程主要是由后翅的结构体系控制的。翅脉是后翅的主要支撑结构，其排布形式很大程度上决定了后翅的形态和功能。科学家认为这种结构具有一定的弹性，当后翅折叠的时候，两根主翅脉会呈现V字形相互靠拢，带动整个后翅折叠，同时在此过程中储存能量；而当后翅展开时，主翅脉相互分离，整个后翅逐渐展开，释放能量。而另外一些科学家则认为，金龟子后翅的展开和折叠是不同的控制机制所致。他们认为金龟子后翅的折叠是由鞘翅和腹部配合着胸部肌肉共同作用而成，而展开则是由于翅膀的弹性机制来实现的，即后翅的展开是由于金龟子腋腔内血液压力升高，克服了后翅弹性机制的弹力而成的。

通过对金龟子飞行特性、后翅展开和折叠的原理的研究，对人们设计微型飞行器，降低本身质量、减小飞行器尺寸起着至关重要的作用。

对应金龟子后翅的折叠以及展开原理。科学界现在主要有两种解释。一种解释认为金龟子后翅的折叠以及展开过程主要是由后翅的结构体系控制的。翅脉是后翅的主要支撑结构，其排布形式很大程度上决定了后翅的形态和功能。科学家认为这种结构具有一定的弹性，当后翅折叠的时候，两根主翅脉会呈现V字形相互靠拢，带动整个后翅折叠，同时在此过程中储存能量；而当后翅展开时，主翅脉相互分离，整个后翅逐渐展开，释放能量。而另外一些科学家则认为，金龟子后翅的展开和折叠是不同的控制机制所致。他们认为金龟子后翅的折叠是由鞘翅和腹部配合着胸部肌肉共同作用而成，而展开则是由于翅膀的弹性机制来实现的，即后翅的展开是由于金龟子腋腔内血液压力升高，克服了后翅弹性机制的弹力而成的。

通过对金龟子飞行特性、后翅展开和折叠的原理的研究，对人们设计微型飞行器，降低本身质量、减小飞行器尺寸起着至关重要的作用。

撰稿：张一鸣；文章来源：“指尖探索·科学”平台