蜂鸟和食蜜蝙蝠都是脊椎动物中的悬停高手

说到脊椎动物中的悬停高手，蜂鸟可能会先想到。它们可以把长喙伸进花里，拍打翅膀让身体保持半个姿势空，摆出一个居中吃东西的姿势，直到吃饱为止。

慢镜头下吸食花蜜的蜂鸟以慢动作吮吸花蜜的蜂鸟

其实除了蜂鸟，脊椎动物中还有一群鲜为人知的悬停高手——食蜜蝙蝠。与大多数人心目中“吸血鬼”或“捕虫人”的印象不同，这些蝙蝠更喜欢甜花蜜。它们会飞到花前，把脸埋在花里，迅速伸出舌头舔花蜜。吃蜂蜜的蝙蝠和蜂鸟一样，在喝蜂蜜的时候可以通过拍打翅膀在花朵上盘旋。

悬停在空中的食蜜蝙蝠盘旋在空的食蜜蝙蝠

一边是蜂鸟轻盈的翅膀，另一边是蝙蝠薄薄的皮肤。这两个纹理和结构完全不同的翅膀，可以达到类似的悬停效果。那么，它们的机制是一样的吗？哪些翅膀悬停效果更好，更节能？

悬停高手，展示自己的神奇力量

为了探索这些问题，斯坦福大学的博士生里弗斯·英格索尔等人来到哥斯达黎加。在这片新的热带土地上生活着不同种类的蜂鸟和吃蜂蜜的蝙蝠。研究人员使用高分辨率空气动测力计分析蜂鸟和蝙蝠的悬停行为。

研究人员发现，蜂鸟的扑动幅度非常对称，整个扑动周期、翅膀扭转角度和伸展幅度也很小，从而优雅轻松地完成悬停过程。受力分析图显示蜂鸟翅膀平均倾斜7°，接近水平面，所以得到的净升力几乎垂直于水平面，可以有效抵消自身重力。

分析蜂鸟振翅时所产生的力分析蜂鸟扇动翅膀时产生的力

蜂鸟振翅时所产生的力蜂鸟扇动翅膀时产生的力

研究人员给蜂鸟提出了另一个问题:它们改变了花朵的角度。智能蜂鸟仍然可以调整身体和头部的姿势，保持翅膀与水平面的角度基本不变，轻松应对不同角度的花朵开放。

蜂鸟通过调整姿态，轻松应对不同角度开放的花朵蜂鸟可以通过调整姿势轻松应对从不同角度开放的花朵

吃蜂蜜的蝙蝠的动作明显夸张了很多。举翼时，空空气的阻力是向下的，所以举翼得到的升力较小。蝙蝠缩短了翅膀的升降时间，整个扑动周期是不对称的。

分析食蜜蝙蝠振翅时所产生的力分析吃蜂蜜的蝙蝠拍打翅膀产生的力量

蝙蝠振翅时所产生的力蝙蝠拍打翅膀时产生的力

因为翅膀拍动的幅度极大，蝙蝠所受空的空气阻力也随之增加。聪明的蝙蝠用两种方法来处理这个问题:

1。减少阻力。蝙蝠抬起翅膀时，翅膀会突然收缩35%，减小“扇风”面积，有效减小向下阻力。

2。使用阻力。蝙蝠盘旋时，扇翼的角度比蜂鸟大很多。所以在下落期间，机翼受到斜向上的阻力，部分阻力可以用来抵消重力，也就是“杠杆力”。

其中蓝线为蜂鸟，红线为蝙蝠蓝线是蜂鸟，红线是蝙蝠

鉴于此，蜂鸟和食蜜蝙蝠在“寻蜜”的道路上选择了完全不同的进化策略。蜂鸟的四肢进化出了特殊的功能:前肢用于飞行，后肢用于栖息。蝙蝠的前肢和后肢应该是同时用来打开翅膜的，这可能是它在抬起翅膀时升力变小的原因。因此，他们进化出更大的翅膀，并“扇出”更多的升力，以减少扑翼的数量和能量损失。

总之，蜂鸟在这一轮的对决中更胜一筹。可怜的食蜜蝙蝠那么努力，但它的悬停效率还是赶不上蜂鸟。

仿生飞机

长期以来，人们注意到蜂鸟和蝙蝠的飞行方式，这启发了微型仿生飞机的生产。

2011年，美国国防部高级研究计划局投资在AeroVironment开发纳米蜂鸟:

AeroVironment公司研发的纳米蜂鸟AeroVironment开发的纳米蜂鸟

这款纳米蜂鸟翼展160 mm，重量比不上一个5号电池。可遥控，配有侦察摄像头，具有出色的飞行和悬停能力。它体积小，可以走过一个狭窄的空房间，完成搜救、环境监测等工作。

仿生蝙蝠微型飞行器也很有特色。2017年，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校协同科研实验室开发了一种仿生蝙蝠飞机:骨架采用轻质合金材料制成；翅膀采用硅基薄膜制成，与传统的覆盖织物相比，具有更好的折叠和拉伸性能，模拟蝙蝠翅膀薄膜的特性，能够适应不同的风环境。与巨大而嘈杂的重型无人机相比，这种仿生蝙蝠飞机在执行任务时对人的影响要小得多。

仿生蝙蝠微型飞行器的主要结构仿生蝙蝠微型飞行器的主体结构

有鉴于此，斯坦福大学对蜂鸟和蝙蝠的研究不仅深入探索了这两种动物的悬停机制，也为这种仿生飞机的生产提供了更多的思路。

我们不知道吃蜜蝙蝠的悬停效率在未来的进化中能否得到提高。但是，如何提高仿生飞机的性能，是我们人类可以争取的。