近地减速运动中的快速俯仰平板

鸟类采用快速仰俯运动用于不同目的：栖止的鸟类利用该运动减速并完全停止，而狩猎鸟类（如白头海雕）则利用它捕捉猎物并迅速飞离。受这些观察启发，我们的研究调查自然飞行者如何在减速过程中通过快速俯仰翅膀来实现多样的飞行目标。我们开展了实验和分析研究，聚焦于近地减速过程中的快速俯仰平板，以探究地面邻近度对非定常动力学的影响。最初，我们在近地同时执行减速与仰俯运动。实验结果表明，随着俯仰机翼接近地面，瞬时升力增加，而初始峰值阻力相对不变。我们的分析模型证实了这一趋势，预测当机翼接近地面时升力增加，表明由于地面效应增强了附加质量和环量升力。接下来，我们考察了异步运动情形，其中快速俯仰运动在减速的不同阶段启动。结果显示，当机翼俯仰与减速开始同步时，较大的反向旋转涡旋在机动早期形成。这些涡旋产生更强的偶极喷流，在撞击地面表面后于机动后期朝向后方，狩猎鸟类借此在捕猎后恢复以加速。相反，当机翼俯仰延迟时，形成较小的涡旋，但其形成推迟至机动后期。这种延迟的涡旋形成在机动后期产生有益的非定常力，有助于平稳着陆或栖止。