悬停动物飞行中的弹性能量储存机制：基于翼型运动学的判别方法

现有研究尚未就小型飞行动物是否及如何利用弹性能量储存机制以降低飞行能耗达成共识，也缺乏系统且普适的评估方法。为此本研究提出一种基于翼型参数（挥翅幅度和挥翅频率）的弹性能量储存容量评估方法，依据动物倾向于最小化飞行能耗的假设。通过建立简化的功率模型，计算在无弹性能量储存和完全弹性能量储存两种极端条件下对应的最优运动参数。将这些最优参数与来自 various 小型飞行动物的测量数据进行比较。结果表明，蜂鸟、瓢虫和犀牛甲虫的测量参数接近无储存最优方案，表明其弹性能量储存能力相对较弱；而 hoverfly、蜜蜂和集体蜜蜂则接近完全储存最优方案，表明其弹性能量储存能力较强。此外，这些动物针对负载或气流密度变化所采取的翼型调整策略与预测的弹性储存容量相一致。本研究提供了一种系统性的生物弹性能量储存容量评估方法，并为 flapping wing 微型空中车辆的低功耗设计提供了理论依据。