通过被动稳定性降低湍流中固定翼飞行成本：来自鸟类翅面气动学的洞见
流体动力学
2025-07-22 v1
摘要
鸟类依赖主动的高加速度形变和拍动来导航复杂的气流，但它们也能够在持续的大气扰动下维持稳定的固定翼姿态。本文展示，鸟类翅面在不同攻角和湍流强度下的气动适应性表现为：升力曲线斜率较温和、有效攻角范围更宽、对湍流不敏感，与工程化翅面翼不同。这种适应性源于在不同湍流强度下鸟类翅面周围流动结构的一致性，以及其在高攻角下抑制流分离的能力。纵向动力学稳定性分析进一步表明，鸟类的气动特征使相应的刚性飞行器能够维持更广的稳定域。这种稳定性支持在真实湍流环境中实现固定翼飞行，同时减少对主动控制的需求，从而降低飞行成本。
引用
@article{arxiv.2507.14550,
title = {Minimizing Fixed-Wing Flight Costs in Turbulence through Passive Stability: Insights from the Avian Wing Aerodynamics},
author = {Lunbing Chen and Suyang Qin and Jinpeng Huang and Yufei Yin and Yang Xiang and Hong Liu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.14550},
year = {2025}
}