->point

如果你设计一只机器鸟，你会让它像”同类“一样可以拍打翅膀飞翔，还是固定它的翅膀，让它变成一个小飞机？ 当然，很多人会选择前者，他们说鸟进化了上万年，所以仿生拷贝一只鸟准没错。但是，真的拍打翅膀的鸟就比固定翅膀飞机好？

这就需要比较两者效率高低。 西密西根大学的空气动力专家用飞机PK鸟儿，比较出了它们孰优孰劣。

参加PK的鸟千奇百怪，最轻的是0.026N重的黑下巴蜂雀，最重的是116N的沉默天鹅（Tennekes收集的资料）；而飞机组则派出各系列的螺旋桨飞机、喷气式飞机，个个不缺席。最轻的是150kg超轻小飞机，最重180吨的波音747-400飞机（Ref.13发布)。 飞机重量是变化的，起飞时最大，降落时最小，取平均重量值W；鸟的重量也随着季节、性别、气候等因素变化，也取其平均重量W。

由于飞机和鸟儿的重量力量等参数实在不在同一数量级上，有必要把飞机和鸟儿缩小到同一尺寸。专家们把各参数与重量W的不同次方进行比较处理，得出在同一起跑线的相对参数值，这样就可以开始比较了。详细的参数比较系数，可以去下载论文了解。

PK项目有：翼展（两翼端点间的距离）、身体的最大直径、整体身长以及翅膀每平方米的负荷；另外还有翅膀面积，巡航的速度，巡航消耗的功率,各种飞机引擎和鸟的肌肉提供的功率。最后还有引擎提供的功率与引擎自身重量之比，引擎重量与总重量之比等，可谓面面俱到。

不过，专家们没有比较拍翅膀的鸟和固定翅膀飞机谁更容易操作，谁更灵敏。他们说他们实在想不出来怎么得到这些数据。

最后PK结果是：两者不分伯仲，鸟的效率并没有比飞机高。拿仿生学出来说事看来理由不一定充分，切忌想当然。

空气动力专家也发现相同的雷诺数下，鸟的重量大于飞机。也就是说拍打翅膀能产生更多的升力咯？

雷诺数是流体流动中惯性力与粘性力比值的量度。 雷诺数可视为惯性力和黏滞力之比。雷诺数较小时，黏滞力对流场的影响大于惯性力，流场中流速的扰动会因黏滞力而衰减，流体流动稳定，为层流；反之，若雷诺数较大时，惯性力对流场的影响大于黏滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场。 流态转变时的Re值称为临界雷诺数。一般管道雷诺数Re＜2100为层流状态，Re＞3000为湍流状态，Re＝2000～3000为过渡状态。（wiki）

那么，能飞鸟最重的是多少？人真的插翅难飞？

现代鸟类肌肉能够提供功率P1=3.4W^0.9675(^表示次方),而一只鸟要巡航飞行需要的功率P2=1.23W^(7/6)。画出这两个式子的曲线，它们会相交于一点，而这一点就显示出了能够持续飞行的鸟的最大重量。通过计算，发现要想持续飞行，质量必须低于16.8kg±10.4kg（不确定度还真够大，^_^）。我们人类，别做飞天梦了！而地球上能持续飞行的鸟最重的就是我们之前提到过的沉默天鹅，它的重量小于15kg，符合计算结果。

翼龙，Pterosaurs是一支高度特化的适应于飞行生活的一种高等脊椎动物，包括早期的喙嘴龙类和晚期的翼手龙类。最新的研究认为，其与恐龙和鸟类有较近的亲缘关系。它的前肢变为翼，但结构不同于鸟翼。翼龙的翼膜是由体侧发出的皮肤薄膜，连接在体侧、后肢和前肢加长的第四指之间，整个翼膜之间没有其他骨骼作支撑。推测这种翼膜的飞行能力不强，只能在空旷的地区，如海边，湖边滑翔，以鱼类、昆虫等小动物为食。

那么我看看它能飞是不是吹出来的！一般翼龙的重量W在126到292N之间，所以有些翼龙当然可以在天空中自由飞翔了。不过，专家说它在平地上起飞有点问题，所以需要费九牛二虎之力爬到树上去或者山顶上，然后跳下去，这才能飞起来。

那么我们的始祖鸟（Archaeopteryx）呢？数据显示，始祖鸟身体250g，翼展58cm，单个翅膀长23.5cm、宽8.25cm，两个翅膀面积388平方厘米。始祖鸟实在够小巧，重量W=mg=2.5N，飞天应该没有问题吧。可是，它的肌肉能提供的功率不足当今鸟类肌肉能提供的功率的一半，所以它虽然可以在天上飞来飞去，但是跟翼龙一样，需要自己爬到山上，然后往下跳。

所有数据来源：西密西根大学Tianshu Liu的论文 Comparative Scaling of Flapping- and Fixed-Wing Flyers , AIAA Journal，2006