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决定战争胜负:军事仿生技术渐入佳境

乐鱼网址_首页 动态 2022-01-17 13:27

【解读军事仿生技术①】

随着蒸汽和内燃机加入到战争动力的队伍里,人和牲畜这两款由大自然“设计制造”的完美机械顿时间显得有些无力,且落伍:煤炭和燃油能拉动数千吨的列车,或是推动上万吨的战舰,这显然不是任何生物能够施展的蛮力。

但与此同时,如何优化钢铁巨兽的设计,便成了一门能够决定战争胜负的显学。依靠着新的研究手段,对动植物的新发现迅速转移到军事科学领域,这便是现代军事仿生技术的雏形。

斑马式迷彩涂装舰艇(来源:worldwar1pics)

安能辨我是雄雌?一时显赫的舰艇斑马迷彩

无论最终向海中发射鱼雷,还是往空中抛射炮弹,海战的第一步永远是明确对手的方位、距离、以及速度。倘若这些数据错误,扇形发射的鱼雷便会射空;看似能覆盖对手的弹幕也只能打在海里,溅起几朵水花。

而在无线电测距、激光测距、还不成熟的年代,钢铁巨舰和海中潜艇的指挥官只能靠望远镜和测距仪中若隐若现的舰影,使用三角原理来测量敌舰航速和距离——当然,数学方法并非万能,这么做的前提是指挥官必须知晓敌舰的大致舰型,代入长度后计算,又或是从桅杆高度来着手。

通常的海战伪装思路,肯定是要“变有为无”,试图把船舰藏起来。但这样的研究在第一次世界大战前并没有什么进展,反倒是英国动物学家的提议得到了采纳:斑马条纹不仅对人眼识别速度和方向的机制有显著影响,在近年来更是被证明能够干扰昆虫视觉。

这么个旁门左道,确实一开始不受海军方面看好。但这一行到底是实战效果才有话语权,斑马条纹确实能干扰测距——很快英美都成立了专门研究斑马条纹等视觉干扰机制的机构,直到雷达大行其道,才告一段落。

蜻蜓大将出马,音障成通途:机翼的仿生设计

图为外形优美的“彗星”客机(图片来自网络)

从上世纪30年代后期开始,飞机作为决定制空权的核心武器,越发有被设计得“更高、更快、更强”的趋势,到了40年代初,飞行速度接近音障的高速战斗机接连出现。

但除了螺旋桨动力的局限之外,机翼突然变得“不听话”,也让设计人员头疼不已——理论和风洞表现都很好的新型机翼总是会莫名其妙,在高速飞行过程中颤振,继而扭曲。

从美国陆航高速战斗机YP-38原型开始,飞行速度接近音障的每一款飞机,都高度一致地遭遇了颤振问题。YP-38的设计师用了简单的办法,在机翼根部“打补丁”尝试解决这个问题,但P-38在整个服役生涯里未能躲开颤振,和颤振相关的机毁人亡事故还是频发不止。

这时,生物学家关于蜻蜓的解剖研究报告进入航空业视野。蜻蜓翅上远端有一块较重的“眼”,正是这块“眼”起到了稳定配重的效果,让蜻蜓躲开了颤振陷阱。

于是,自50年代始,通过吊挂发动机、蒙皮配重等方式,新型民航客机和超音速战机们算是找到了避免颤振的办法,专门的颤振试验开始登上舞台,其中蜻蜓的仿生学研究自是功不可没。

原理迥异 却异曲同工:响尾蛇和空空导弹

图为AIM-9响尾蛇空空导弹(图片来自网络)

上世纪50年代,空对空导弹的研发进入了高潮阶段,但美国人沮丧地发现,自身投入相当大努力研发的“猎鹰”雷达制导空空导弹看着还行,实战表现和可靠性都非常堪忧。

我们现在都清楚,雷达制导空空导弹如今已是大行其道。但在当时,想把无线电发送机和接收机通通塞进大腿粗细的弹体里,还要它们听话干活,这根本就是几乎不可能完成的工程任务。

既然无线电波不太好用,那还有啥办法能来指引导弹命中目标呢?

当时飞机越飞越快,发动机的热特征也越发明显,而传说中能够“蒙眼找猎物”的沙漠毒蛇,响尾蛇捕猎的秘密也是对热下手:响尾蛇的眼睛和鼻孔中间有一个凹陷,这个被称为颊窝的器官对热量非常敏感,能让响尾蛇在一片黑暗中寻得热源位置。

于是,应用红外,也就是“追热”机制的AIM-9响尾蛇导弹诞生了。当然,导弹导引头上应用的工程技术,和响尾蛇的颊窝完全是两码事,但这不影响工程师们最终“不忘初心”,赋予这款导弹响尾蛇的名号。

军事小词典

颤振:一种常发于高速航空器的气动压缩现象。大名鼎鼎的英国“彗星”喷气式客机便是毁于颤振带来的金属疲劳事故,从此英国航空业亦一蹶不振。

响尾蛇导弹:AIM-9响尾蛇可能是最为经久不衰的空空导弹。多年来它的结构、外形和制导系统多次更迭替换,唯有“响尾蛇”这一名号恒久不变,流传至今。

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