不仅仅是颠簸的旅程：湍流给鸟类提供了动力

通过将风速数据与装有GPS跟踪仪器的金鹰的加速度测量数据结合起来，研究人员认为，湍流不是阻碍飞行，而是鸟类可以利用的一种能源。

　　

大多数明智的航空旅客害怕颠簸。一个小小的大气打嗝可以震动飞机，扰乱神经和溢出饮料。康奈尔大学领导的一项研究发现鸟类根本不介意。

通过将风速数据与配备GPS跟踪仪器的金鹰测量加速度相结合，研究人员建议，而不是阻碍飞行。湍流是鸟类可以利用的一种能量来源。

这一违反直觉的发现可以修正我们对鸟类飞行的了解，帮助航空航天工业发展更快、更有效的在湍流环境中飞行的方式。

据西布利机械与航空航天工程学院助理教授格雷戈里·布利介绍，虽然鸟类的飞行在地球上的观众看来可能显得轻松优雅，但有翅膀的动物实际上是在驾驭结构、纹理和不断变化的气流，为了把他的实验带出实验室，带到天空中，Bewley的团队与两个小组合作——保护科学全球和细胞追踪技术。这些公司的科学家在阿拉巴马州捕获了一只雌性金鹰，在它身上安装了一个带有一个重量不到3盎司的加速度计的太阳能GPS遥测装置，然后放飞了这只金鹰。

在17天的时间里，这只金鹰沿着阿巴拉契亚山脉向北迁徙到加拿大，GPS“背包”传送了超过200小时的数据——包括位置坐标，海拔，地面速度和三轴加速度——通过蜂窝网络。

Bewley的实验室随后从国家环境预测中心的气象历史数据库获得风速数据，并将其映射到鹰的飞行测量数据上，他们发现鹰的加速度有一种“高度不规则的波动模式”，类似于湍流气流中粒子的典型轨迹。在0.5到10秒的时间范围内，也就是大约1到25次的翼拍，鹰的加速和大气湍流是完全同步的。

这些加速到底有多强烈？作为一个比较点，人们乘坐汽车或乘坐商业航班的体验低于0.1克，或地球重力加速度的一个因素。同时，鸟类的加速度超过1克——这会把人类乘客从座位上扔下来。

当然，航空工程师努力尽可能减少湍流，没有航空公司的乘客或飞行员想要颠簸的飞行。但是，贝弗利认为，有机会利用湍流的能量，特别是对于无人驾驶的交通工具和小型侦察机来说。

“如果你能找到一条路径，让每个涡流都把你推向正确的方向，那么很明显，你可以用更少的能量更快地到达那里，”贝弗利说我们仍在努力研究湍流本身。我认为，在野生动物身上可能有一些我们还不了解的实际经验知识，这很有意思。”

这项研究部分由塔拉德加国家森林之友资助

Journal Reference:

1. Kasey M. Laurent, Bob Fogg, Tobias Ginsburg, Casey Halverson, Michael J. Lanzone, Tricia A. Miller, David W. Winkler, Gregory P. Bewley. Turbulence explains the accelerations of an eagle in natural flight. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (23): e2102588118 DOI: 10.1073/pnas.2102588118