候鸟编队的局部非均匀性与位置依赖稳定性

我们研究了局部非均匀性如何影响候鸟编队的几何形态与稳定性。我们使用带有马蹄涡表示的升力线模型来描述气动相互作用的纵向动力学。作为参考情形，我们首先分析了均匀编队，并表明其稳态呈现出具有层级流向间距的 U 型几何形态，其中相邻鸟类向领头鸟方向逐渐靠近。然后，我们通过修改单只鸟的翼展来引入局部非均匀性，其物理性质由标度关系确定。我们确定了维持稳定编队的翼展变化范围。该稳定性范围强烈依赖于被修改鸟的位置，在外侧翼附近较窄，而在领头鸟附近较宽。这些发现为理解局部气动相互作用与局部个体差异如何影响集体飞行结构提供了一个最小动力学框架。