仿生推进方法介绍
时间：2008-10-01 08:00:00 来源：互联网 查看：
在仿生推进方法上，人类的模仿是多采多姿，有的是直接模仿生物推进的方法与型态；有的仅仅是应用相同的原理；有的是介于二者之间，应用生物推进的原理来改良人类原有的设计。
摆动翼片：除了前述人类游泳的方式外，摆动的翼片可说是我们最早模仿生物来推进交通工具的例子。我们现在可能无法确定中国人传统船只上摇橹的方式是否得自生物的启发，还是纯粹试误的结果，但是摇橹的推进原理与鱼类摆尾推进是一样的。近年日本的研究指出，一般橹的推进效率与现代设计良好的船用螺桨不相上下，甚至在特别良好的状况下，其效率可达80％，超过目前一般的螺桨。至于欧美近代的一些发展，则可以确定是来自观察鱼类运动的灵感，这些包括一八四八年英国人佛礼士（Robert Fowles）、一八六二年美国人琼森（William H. Johnson）及一九二九年居瑞（Manfred Curry）的尝试，这些早年的尝试由于对其原理并非十分了解，显然不太成功。
垂直螺桨与直升机叶片：传统垂直螺桨乃由数片叶片附于一转动圆盘上所构成，叶片的控制方式由复杂的机械连杆组成，而各叶片间的相对俯仰角固定。因此，各叶片动作时未必能达到最高效率。类似的情形出现在航空界对直升机的研究，他们发现直升机叶片震动的原因主要是来自前方叶片的紊性迹流中的漩涡，我们又无法避免其发生，也无法控制使后方叶片能避开此紊性迹流。
近年的研究发现当流场中有漩涡接近一翼面时，翼面的升力及阻力均会受到漩涡的影响而改变。因此，除了从入流角方面进行改善以提高效率外，直升机或垂直螺桨叶片的俯仰角须再做额外的微幅调整，以求能如鱼类摆动身体及尾鳍般，适当地切入前面叶片尾迹流所产生的漩涡中，如此方能利用漩涡的动能提高效率，并减少不当切入前面叶片尾迹流所造成叶片震动的噪音。目前对垂直螺桨的研究，在荷兰、加拿大、英国、意大利与台湾均有发展，在荷兰还有人大胆提议将叶片改成水平的，因此被称为「鲸尾推进轮」。
麻省理工学院研究机器鲔鱼的传塔菲罗（Michael S. Triantafyllou）教授有这样的感想：「在实验室里模拟的机器鲔鱼，只是我们探究鱼类游泳奥秘的第一步。当我们的机械模型越精致，我们越会对自然演化出来的鱼类生物赞叹不已。一旦这些亿万年来神秘的演化过程被一步步地了解，或许有朝一日，人为的设计还可能超出鱼类的巧妙呢。」然而，当我们向生物看齐时，美国杜克大学长年研究生物流体力学、比较人类科技与生物演化结果的史蒂芬‧佛格教授，于《猫掌与弹弓》一书中也提出一些他的研究心得，指出一些我们在模仿生物时不该忽略的事：
尺度越小，仿生的前途越光明。从人类文明的进化过程来看，人类对于大型构件的创造远较小型构件为优，然而生物的演化往往是从组成个体的细胞开始演变，最后才产生结构上的变化，这一演化的事实似乎暗示着从材料科技仿生着手，远比从结构或机械系统的仿生更有前景。
天择与人类发明间固然有许多相似处，但相似处多半是必然的物理定律或环境条件造成的。相反地，两者的设计理念与方式往往差距甚远，相异处其实更多。
自然有时确实能提供一些典范给我们，但是自然原则却不必然是人类效法的指标；我们不要误认所有的问题只要回归自然、崇尚自然的方法或法则后就能迎刃而解。
自达尔文以降，生物学家了解到来源不同也可能产生相似的结果。这种趋同原理暗示了环境限制及诱导的作用，同时指出了何者容易发生与何者较为重要。在我们比较人类科技与演化结果时，也当注意这原理的暗示。
或许当我们能够洞察其它生物的各种运作原理，并且十分了解我们所需要解决问题的本质与各种限制时，才是我们可以开始判断在科技上是否能成功地模仿生物的时机。也只有当生物学与物理学发展到某一程度，二门科学能相互融通，使得我们对大自然有了更深入的了解时，我们才会慢慢体会到这宇宙既简单又复杂的本质，也才会逐渐领悟到「崇法自然」也不尽然是对的。
