哪种形状的翅膀速度最快？

长期以来，人类一直受鸟类翅膀的启发，设计机械翅膀。现在，一个数学家团队已经把翅膀的仿生学研究提高到了一个新的水平。他们通过3D打印技术制作出不同形状的翅膀，在实验室中比较各种翅膀的速度，收集相关数据，最后将数据输入到算法中，从而促进机械翅膀的进化。研究人员发现，当拍打或游泳时，泪珠状的翅膀是最快的。

纽约大学库朗数学学院的数学家、这篇新论文的高级作者叶小开·里斯托弗说:“这是人类第一次寻找适合快速飞行的翅膀形状。”

根据Ristroph的说法，许多因素导致泪珠翅膀比其他翅膀移动得更快。首先，如果从侧面看，翅膀前后不对称。翅膀的头部是圆的，最重的部分在前面，而尾巴细长。翅膀极薄的后边缘类似于鸟的翅膀，通常和羽毛一样宽。研究表明，鸟类的翅膀在进化过程中变得越来越薄。相关论文已发表在《皇家学会杂志》1月刊上。

里斯托弗和他的同事利用3D打印技术制作了十个第一代塑料翅膀，并在翅膀上安装了由马达驱动的水平杆，使它们能够在水中上下翻转。研究人员将测量游泳时翅膀的速度，并由此推断出它们的飞行速度。里斯托普说，相关人员测试了不同形状的机翼，包括基于传统机翼设计的机翼、扁平球形机翼和花生形机翼。

研究人员将翅膀的速度数据输入到进化算法中，进化算法产生了八个第二代“子翅膀”。第二代更有可能选择快速翼，但该算法也允许选择能产生新形状的“变体”翼。此外，第一代的两个最快的翅膀也被列入第二代名单。然后，像第一代翅膀一样，科学家们还在第二代十翼上进行了3D打印和实验室速度竞赛。以此类推，研究人员总共创造了15代翅膀。最快的泪珠形机翼只出现在第11代，并且一直保持着这一记录。为了进一步提高速度，该算法试图在后续几代的发展中继续改善泪珠翅膀的形状。然而，生产的翅膀太薄，不适合3D打印。

南加州大学的航空工程师Geoffrey Spedding认为这项研究非常有趣，尽管他没有参与这项研究。他认为最快的机翼更像鳍，这使得它更适合游泳和推进物体，而不是像飞机一样产生升力。

蝌蚪工作人员由科学美国人编辑，译者晴空燕，转载必须授权