蜻蜓是节肢动物门昆虫纲蜻蜓目的统称，也是一类很古老的昆虫，化石证据表明，3.5亿年前的石炭纪就有了蜻蜓的身影。时至今日，蜻蜓仍是人们夏日生活中的重要风景，只要有淡水的地方都能见到它们在空中炫技的身影。蜻蜓可以分别控制前翅和后翅，让前后翅轮流振动或全部伸展着滑翔。除了向前飞，蜻蜓还可以向后飞、向左右两侧飞，能空中悬停，甚至做短距离的上下垂直飞行。这些本领使蜻蜓在众多昆虫中独领风骚。
蜻蜓的翅痣（全景网 供图）
同样是飞，蜻蜓为啥这么“秀”？
蜻蜓出色飞行的奥妙在于那两对奇妙而透明的翅膀。它们长而窄，膜质轻盈，网状翅脉极为清晰。值得注意的是，蜻蜓前后翅的前缘都有一处深色的不透明斑纹，呈正方形或长方形，称为翅痣。这是一个加厚的含有液体的空腔。虽然翅痣的重量只有翅重的0.1%，但如果把它去掉，蜻蜓飞起来就会摇摇摆摆，飘忽不定，并且发出“哧哧”的声音。蜻蜓的翅膀长而薄，如果没有翅痣，就会在达到一定速度后产生颤振使翅膀折叠，进而受伤。有研究表明，翅痣可以帮助一种蜻蜓提高10%～25％的滑翔速度。受其启发，飞机设计师在机翼末端的前缘各加了1块类似翅痣的平衡重锤，这样就能有效消除机翼的颤振，很好地解决了航空史上飞机由于剧烈震动而时常发生机翼断裂的问题。关于翅痣的仿生学应用，很多人的认识大体如上文所述。作为北京自然博物馆的一名讲解员，我也经常向观众这样介绍蜻蜓和翅痣，但几乎没有人亲眼见过机翼上的“翅痣”。2018年的一次乘机出行，让我对飞机的“翅痣”产生了浓厚兴趣；后来发生的一系列事情，则让我真真切切地认识了翅痣及其在保障飞机安全飞行中的重要应用。
飞机的“翅痣”在哪里？
为了给我关于“蜻蜓仿生”的讲解词提供生动素材，我特意选了靠近机翼的位置，落座后便开始仔细观察机翼。从我的视角看去，机翼表面覆有一些金属板，当飞机开始滑行准备起飞时，机翼后缘下方的一排小金属板慢慢地放下了，这种变化是我之前未曾注意到的。于是我想，蜻蜓的翅痣是靠增加重量保持平衡的，难道这就是飞机的“翅痣”吗？
固定翼飞机起飞时，机翼后方的襟翼下垂以增加升力（王岑 供图）
我查询资料后得知，从机翼后缘放下的这些“板子”是襟翼，能够在飞机起飞时快速提高升力，但没有像翅痣那样的消除震颤的作用。那么，飞机的“翅痣”会在哪儿呢？我继续查资料，并在社交网络上“晒”了自己找“翅痣”的困惑，也得到了不少回应。幸运的是，北京自然博物馆的李建军研究员在机场帮我拍了很多不同角度的机翼照片，并标记了一些可能是“翅痣”的位置。其间，有朋友也给了我两点提示：第一，翅痣在航空器上的应用可能主要在直升机而非客机；第二，翅痣在客机中的应用一定是在机翼前缘，和蜻蜓翅痣相近的位置。
直升机有“翅痣”吗？
查找资料过程中，我逐渐意识到，只了解蜻蜓的身体结构和飞行模式是不够的，我最大的问题是对飞机的构造知之甚少。那就从航空航天的基础知识着手学习吧。目前通用的航空器大致分为两种：固定翼飞机和直升机。民航飞机和军用飞机都是固定翼飞机，我从一开始便忽略了直升机。那么，直升机上有“翅痣”吗？当我调查后发现，直升机飞行过程中的主要震源是旋翼的转动，通常采用调整桨叶角度和转速等方式来减小震动，其原理与翅痣“增重”减震的原理并不相同。所以，直升机的旋翼上并没有“翅痣”。注意到翅痣的形态和在蜻蜓翅膀上的位置，我又想：固定翼飞机机翼前缘颜色加深的长方形区域是外部加厚的钢板结构，可能就是平衡重锤吧？但当我拿着机翼的照片和构造图一一对比后才得知，这些区域实际上是飞机的航标灯等设备。
飞机翼尖前缘颜色加深的区域其实是航标灯等设备（李建军 供图）
我的思路又陷入了僵局。李建军老师得知后热心地帮我向中国人民解放军空军指挥学院的徐邦年教授求教。徐教授对蜻蜓翅的飞行原理和机翼上应用的专业解释，终于解开了我的疑惑。
飞机“翅痣”的真相
首先，飞机上防止机翼折断的结构不是“翅痣”。因为蜻蜓的翅痣相当于增加一个配重，这样翅膀颤振不起来，就起到了防颤作用。而机翼是在内部结构上加了桁条和桁梁来增加强度防止折断的。其次，蜻蜓翅膀是折线形的，飞行时通过振动翅膀产生旋涡来获得升力，翅痣长在外面不影响升力的产生和大小的变化。但飞机不行，飞机的翼形模仿鸟翼，由于气流对飞机上下表面压力不同而产生升力，也可以解释为飞机使气流发生偏转而获得的反作用力产生升力，所以机翼表面要保持流线型外观，这样就只能在结构内部增加配重了。因此，从机翼外部是不可能找到飞机的“翅痣”的。
积极探索，才能继续前行
徐邦年教授的解释让我豁然开朗，因为不了解飞机的构造，让我在找寻“翅痣”的过程中走了不少弯路，但也让我收获了很多过去不曾了解的知识。在寻找答案的路上，每一次猜测被否定，都是向真相迈出的重要一步。我认识到，仿生学应用并不是对大自然的简单模仿。同时，我也认识到，作为自然博物馆的科普工作者，不能局限于对专业知识或者标本的简单讲解，而应该更广泛地学习多领域的科学知识，并将知识融会贯通，应用到科普讲解工作中。虽然我最终也没能目睹机翼上的“翅痣”，但在寻找“翅痣”的路上，我收获了更深刻的道理，也看到了更美的风景。
作者单位：北京自然博物馆本文转自大自然杂志
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