20世紀(jì)初,美國的萊特兄弟發(fā)明了人類歷史上第一架真正可飛行的飛機(jī),此后,飛機(jī)正式地進(jìn)入人類生活。
但由于當(dāng)時的飛機(jī)很簡陋,而且人們對飛行知識的了解也不夠深入,所以經(jīng)常會有飛行事故的發(fā)生。
有許多的事故都是飛機(jī)失速引起的。在很長一段時間里,失速成了飛行人員的“死亡夢魘”,阻礙著飛行事業(yè)的發(fā)展。
如今,人們對失速已經(jīng)有了很深入的研究和了解,由于飛機(jī)失速導(dǎo)致的飛行事故也有了極大的減少。
通常情況下的失速都與飛機(jī)有關(guān),那跟飛機(jī)類似的鳥類是否也存在失速現(xiàn)象呢?它們的失速是怎么一回事呢?

圖為:飛機(jī)翼弦示意圖
什么是失速
只看字面意思你可能會以為失速是飛機(jī)“失去了速度”,但其實不是這樣的,失速跟速度沒多大關(guān)系。
失速指的是機(jī)翼的迎角(或者叫攻角)在超過一定的數(shù)值時,機(jī)翼產(chǎn)生的升力開始減小的狀態(tài)。
什么是迎角呢?迎角就是機(jī)翼的翼弦(前緣點和后緣點的連線)與飛機(jī)前進(jìn)方向所在的平面之間的夾角。
當(dāng)迎角小于臨界值時,迎角越大,升力也越大,也就是飛機(jī)的頭抬得越高,飛機(jī)也會隨之飛得越高。
當(dāng)迎角大于臨界值時,迎角再增大,升力反而會減小,這時飛機(jī)的飛行高度會因為頭抬得太高而迅速下降。

圖為:迎角與升力的關(guān)系
所以我們可以簡單理解為,失速就是飛機(jī)的“頭”抬得“太過了”,導(dǎo)致飛機(jī)開始迅速下降的狀態(tài)。
因為飛機(jī)是依靠升力升空的,平穩(wěn)運(yùn)行的飛機(jī)的升力與重力相等,一旦升力減小,飛機(jī)就會被重力往下拉。
一般情況下,如果飛機(jī)發(fā)生失速就會立即下降,這時飛行員就得拉低機(jī)頭以增大升力來擺脫失速。
操作得當(dāng)?shù)脑挘@個過程中飛機(jī)不會損失太多高度,機(jī)組人員和飛機(jī)上的乘客也并不會有什么危險。
但有時候,失速的飛機(jī)會邊下降邊旋轉(zhuǎn),這是因為兩邊的機(jī)翼失速情況不一樣,飛機(jī)圍繞著失速更嚴(yán)重的一側(cè)旋轉(zhuǎn)。
這種邊下降邊旋轉(zhuǎn)會對飛機(jī)機(jī)體造成很大的破壞,并且對于乘客來說也是相當(dāng)危險的,必須及時改出。

如何判斷失速
飛機(jī)是否失速只取決于迎角的大小,而與飛機(jī)的快慢無關(guān),但在一定條件下二者是有關(guān)聯(lián)的,所以實際應(yīng)用中經(jīng)常用到“失速速度”的概念。
當(dāng)飛機(jī)做平穩(wěn)的飛行時,升力和重力需要達(dá)成平衡,重力是一定的,所以升力必須時刻保持恒定。
空速較快的飛機(jī)升力較大,只需要很小的迎角即可正常運(yùn)行,但空速較小的飛機(jī)得依靠增大迎角來獲得相同的升力。
空速越低的飛機(jī)需要的升力也越大,需要抬升的迎角也就越大,當(dāng)速度低到某一個值時,迎角到達(dá)了臨界值。
迎角越過臨界值后,飛機(jī)再也無法獲得足夠的升力,于是開始向下墜落。這時的速度就叫做失速速度。
憑借失速速度可以判斷飛機(jī)是否接近或已經(jīng)失速:一架處于失速速度的飛機(jī)無法再爬升,一架低于失速速度的飛機(jī)則會一直下降。

鳥類是否也會失速
飛機(jī)的飛行原理與鳥類似,既然飛機(jī)會失速,那鳥類是不是也會失速呢?答案是是的,鳥也會失速。
與飛機(jī)一樣,鳥的失速也是因為前進(jìn)的速度太“慢”,產(chǎn)生的升力不足以保持它在高空的飛行。
二者也有不同之處,飛機(jī)是靠加速以及抬高機(jī)翼來獲得升力的,而鳥主要是通過拍打翅膀來獲得升力的。
如果一只鳥飛得太高,稀薄的空氣會使它很快變得體力不支,拍打翅膀的頻率也會降低,?升?力隨之降低,鳥就開始下墜。

圖為:失速的鳥
有些鳥類是靠熱氣流而滑翔的,上升的氣流會給它們提供足夠的升力,只要一直有熱氣流,它們就可以一直盤旋在高空。
鳥雖然也會失速,但通常來講失速對它們的影響是微乎其微的,一是它們不會冒險飛到更高的天空,二是它們可以很容易地應(yīng)對失速。
一旦鳥稍微感覺自己有點失速,它們會本能的拍動翅膀化解掉,而不需要大費(fèi)周章的搶救之類。
鳥類比飛機(jī)更靈活,比如走路和開車:如果你走路時有人向你撞來,你可以本能的閃到一邊,但如果你開著車,前面有障礙物時,你就不能很快的繞開。
有時鳥甚至?xí)鲃幼屪约菏伲驗檫@樣可以讓它們更快地回到地面,如果慢悠悠地滑下去,可能會遭到危險。

最后
盡管人類研制出了各種型號多樣,功能各異的飛行器,但相比對大自然的飛行高手鳥類來說還是略遜一籌。
億萬年來的進(jìn)化讓它們擁有了完美適應(yīng)飛行的構(gòu)造并熟練掌握了各種飛行技能,連人類懼怕的失速對它們來說只是本能反應(yīng)。
鳥類還有很多東西值得人類去研究和學(xué)習(xí)。