这种非凡的生物被称为“普通豆娘”,但按照蜻蜓以外的任何标准,它的空中动作都绝非普通。化石表明,蜻蜓的祖先早在3.25亿年前就已经在空中飞行,并在氧气丰富的时代成为有史以来最大的昆虫。它们的持久性和多样化到大约3000个物种,证明了它们四翼提供的非凡空中敏捷性,使它们能够在倒立飞行时从空中捕捉猎物。
在《万物简史》中,比尔·布莱森指出蜻蜓可以瞬间停止、悬停、倒飞,并在引用一位未具名的评论者之前提起荒谬的负载;“美国空军已经把它们放在风洞中,看它们是如何做到的,并且感到绝望。”然而,这并不意味着人们已经停止尝试。
伦敦帝国理工学院的林怀蒂博士在20只普通豆娘蜻蜓身上放置了微型磁铁和运动追踪点,记录并重构了它们的动作。磁铁使林和他的同事能够将昆虫附着在磁化平台上,释放活体、死亡和麻醉的蜻蜓在各种位置观察它们如何飞行(或在死亡的情况下坠落)。
其他动物——无论是飞行生物还是像猫一样有坠落天赋的动物——在空中通过翻滚来纠正自己。它们围绕头尾轴旋转,这种方法最小化了惯性矩,并被战斗机设计师采用。然而,林发现蜻蜓更加灵活,还能够像体操运动员一样做后空翻,旋转轴与身体成直角。他们称这种值得西蒙·拜尔斯称赞的动作是“龙落”。当失衡时,蜻蜓使用最短的旋转来纠正自己。即使在麻醉后昏昏欲睡,它们也能够进行龙落。
在《皇家学会会刊B》中,林和他的合著者揭示我们已经采用了蜻蜓可能教给我们的一些技术。“飞机通常设计成如果它们的发动机失效,它们将平稳滑行而不是从天空中坠落,”第一作者萨姆·法比安博士在一份声明中说。“我们在蜻蜓中看到了类似的反应,尽管缺乏主动拍打,这意味着一些昆虫,尽管它们体型小,可以在没有主动控制的情况下利用被动稳定性。
”然而,为了使这一点有效,研究人员必须在让它们坠落之前将死亡或无意识的蜻蜓的翅膀安排在正确的位置。
一种在死亡后起作用的技术没有进化优势,而且被药物麻醉在野外也很少见。研究人员认为蜻蜓进化出被动稳定性是为了节省能量,能够在不费力的情况下纠正自己。
尽管被动稳定性的概念对飞机工程师来说是熟悉的,但林博士认为蜻蜓仍然可以提供如何做得更好的教训。“无人机往往严重依赖快速反馈来保持它们直立和在轨道上,但我们的发现可以帮助工程师将被动稳定机制纳入它们的机翼结构。”他说。