[寰宇科学新观察]航空旅客害怕的湍流，对于飞行的鸟类来说，却是一个加速的机会

我们在坐飞机的时候，偶尔会在空中遇到湍流，强度较弱的湍流足以让飞机“打个寒颤”，较强的湍流会让旅客感觉像坐车的时候，车轮突然陷入一个深坑，这样的颠簸足以让摆放在小桌板上的饮料溢出。没有人愿意在飞行的途中遇到湍流，但对于翱翔在空中的鸟类来说，湍流是一个天然的加速器。

通过将风速数据与装有GPS跟踪仪器的金鹰的加速度测量数据结合起来，科学家们认为，湍流不会阻碍鸟类的飞行，而是鸟类可以利用的一种工具。这一违反直觉的发现可能会修正我们对鸟类飞行的了解，并帮助航空航天业更快、更有效地发展在动荡环境中飞行的方式。

这篇题为《湍流解释了鹰在自然飞行中的加速度》的研究论文，发表在《PNAS》上，主要作者是凯西·劳伦特博士（Kasey Laurent）。

带队的西布利机械与航空航天工程学院助理教授格雷戈里·贝弗利（Gregory Bewley）说，虽然鸟类的飞行在地面上的人们看来可能显得轻松优雅，但有翅膀的动物实际上是在穿越结构、纹理不断变化的气流。

为了把他的实验带出实验室，带到天空中去，贝弗利的团队与另外两个研究团体合作：“保护科学全球”组织和“细胞追踪技术”组织。这些团队的科学家们在阿拉巴马州捕获了一只雌性金鹰，在它身上安装了一个带有一个重量不到85克的加速度计和太阳能GPS遥测装置，然后释放了这只金鹰。

在17天的时间里，当这只鹰沿着阿巴拉契亚山脉向北向加拿大迁徙时，GPS遥测装置通过蜂窝网络传输了200多个小时的数据，包括位置坐标、高度、地面速度和三轴加速度。随后，贝弗利的实验室从国家环境预测中心的气象历史数据库中获取风速数据，并将其映射到鹰的飞行测量数据上，识别出鹰的各种飞行和非飞行行为。

他们在鹰的加速度中发现了一种“高度不规则、波动的模式”，这种模式类似于湍流气流中粒子的典型轨迹。在0.5到10秒的时间范围内，这只鹰进行了大约1到25次的翼拍，研究人员发现鹰的加速度和大气湍流是完全同步的。

这些加速度到底有多大？作为一个比较点，人们乘坐汽车或乘坐商业航班时体验到的加速度普遍低于0.1G。而这些鸟类在湍流中达到的加速超过1个G，如果人们在乘坐交通工具的时候承受了这样的加速度，毫无疑问，他们会被从作为上甩下来。

当然，航空工程师们仍然想方设法尽可能地减少飞机在遇到湍流时的颠簸，因为没有哪一个航空公司的乘客或飞行员想要颠簸的飞行。但贝弗利认为，某一些飞机或许有机会利用湍流的能量来进行加速，比如无人机或小型侦察机等等。

“如果你能找到一条每一个漩涡都将你推向正确方向的路径，那么很明显你会以更少的燃料消耗更快地到达目的地，”贝弗利说他们仍在努力研究湍流本身。“我认为在野生动物身上可能有一些我们还不了解的实际经验知识，这很有趣。”航空工程师们或许应该更多地从自然界寻找设计的灵感。