远距离飞行的滑翔机（插上信天翁的翅膀）

天高任鸟飞。

从鸟儿第一次飞上蓝天到现在，已经过去了1亿5000万年。

带领鸟儿遨游天空的翅膀，赋予了鸟儿各种特长。翅膀的形状分为4类：负重翼，敏捷翼，速度翼，滑翔翼。不同形状的翅膀拥有不同的能力属性，耐力，速度，力量，敏捷，每种属性获得各自不同的点数加成。

江湖上拳头大的说话，金雕、秃鹫、白头鹰这些黑道猛禽，装备了一副孔武有力的负重翼。猛禽类拥有羽毛界最强的力量，抓着一条大鱼上天不在话下，你看白头鹰还能拖着狐狸兄弟遛上两圈。

身高体壮的猛禽，拍打翅膀带动大身体飞行太累，配置一双能借助风力的翅膀就省力多了。负重翼的翅膀，翅面肥大，翼尖上的每根飞羽之间有很深的缝隙，留有空位捕捉空气，最适合在上升的温暖气流中翱翔。大翅膀的优点是：能捕捉到足够的热气流支撑重量，上升时很省力，可以多带一点儿货物。缺点是起飞有难度，飞行时被动依赖气流，所以它还有个名字叫被动滑翔翼。负重翅只属于大个头，个头小的鸟儿不用这种大翅膀。

身轻体软的小鸟儿，不跟老鹰比力气，他们比的是灵活。小鸟儿装备了一双椭圆形的敏捷翼，翅膀短而圆润，优点是：能快速地起飞降落，改变方向。缺点是：飞行时要持续拍打翅膀，不能维持长距离飞行。生活在森林里，在林木之间穿梭的鸟儿不需要长距离飞行，他们需要的是最快的加速度，转弯腾跃时能迅速变化，敏捷翼是标配。

我们常见的麻雀、乌鸦、画眉、相思鸟，装备的都是敏捷翼。但燕子不是，你看燕子的翅膀不是圆润的椭圆形，而是比较长而窄。燕子的翅膀是速度翼，它能持续拍打翅膀，维持高速度长时间的飞行。地上跑的追不上天上飞的，鸟族中速度高手云集，以绝对优势碾压陆地动物。不过速度高手我们先不讲，以后再来盘它。

本文的主场属于滑翔翼。

滑翔翼是鸟族中最省力的翅膀，很多海鸟，比如海鸥、塘鹅、军舰鸟、蓝脚鲣鸟都配备了滑翔翼，他们的翅膀非常长而且窄。这样的翅膀扇动时很费劲，起飞困难，但只要到了天上，就是王者。有些配备滑翔翼的鸟儿，能够连续几十天呆在天上都不下地，睡在翅膀上的鸟儿，天空才是它的家。

装备负重翼的鸟儿，只是被动滑翔，他们呆在上升的热气流中被风推着走。但是装备主动滑翔翼的鸟儿就不同了，无论顺风还是逆风，都能御风前行。主动驾驭气流的鸟儿代表是信天翁，它有一双，在所有还活着的鸟类中最长的翅膀，打开翅膀时，翼展能达到3.7米。不用拍动一下翅膀，信天翁每天就能飞行1000公里。动物的行程跟速度紧密相连，远飞的鸟儿，远游的鱼儿，赶路的速度都不会慢。信天翁的平均时速为每小时90公里，飞得又快又远，环游地球只要46天。信天翁的寿命超过50年，在一生的岁月中，一共能飞830万公里的路，相当于往返了月球11次。800万里云和月，50功名尘与土。

鸟儿长途跋涉的动力来自于环绕身旁的微风。信天翁像空中的帆船，翅膀是船帆，气流是动力，只要调节翅膀跟气流之间的夹角，就能得到推力。帆船逆风前进时，船帆向右偏转30度走一段，再向左偏转30度走一段，走之字形路线保持前进方向。信天翁也一样，它在空中曲线前进，但跟帆船不同的是，信天翁不是水平地左右偏转飞，它像过山车一样上下绕着圈往前飞。信天翁的飞行模式叫做动态飞跃，借助的力量是风速。

风速随着高度而增加，海面上的风速为0，越往高处走，空气跟海水的摩擦阻力越小，风力也就越强劲。低处是慢风区，高处是快风区，图片上标识的这排箭头是风速梯度。

风速不同，压强也不同，风速增加时，压强减小，风速减小时，压强增加。空中的气压差给鸟儿带来上升的力量，这跟飞机获得升力的原理是一样的。飞机飞行时，流过机翼上表面的气流快，压强小。流过下表面的气流慢，压强大。机翼上下表面形成的压强差，给机翼带来升力。

信天翁从慢风区攀升到快风区，气压差提供向上的升力。当它上行到高处的快风区，转身向下，靠重力俯冲直下，把势能转换成动能。下降到低处的慢风区，又一次转向攀升，把动能转化成势能，冲向高点。从低到高，再从高到低，波浪式前进。信天翁滑翔时的水平位移和垂直位移比为22：1，也就是说，高度变化1米时，它往前飞了22米，前进速度非常快。动态飞跃时，信天翁从风中获得的力量，比只依靠自身拍动翅膀时的最大推力，还要高出10倍以上。

像信天翁一样飞翔，从瞬息万变的风中吸取力量，是每一架滑翔机的梦想。在所有滑翔机中，水上滑翔机是最亮眼的一架。用一副像信天翁一样平展的翅膀，代替垂直的风帆，就能像帆船一样在水面上疾驰，甚至比帆船还要快上10倍。

麻省理工学院团队，研究了信天翁驾驭气流的过程，发现它的飞行跟帆船的运动过程非常像，信天翁和帆船都以传递动能来保持前进。不同的是，信天翁的动能传递发生在不同高度的空气层之间，而帆船的动能传递发生在空气和水之间。船帆从空气中吸取动力，传递到水中，驱动船体前进。

既然信天翁和帆船的动力都是来自于空气，那么给它俩叠加一下，两强联手，岂不是跑得更快？

这真是一个好主意。团队制造了一艘水上滑翔机，既能像信天翁一样御风飞行，又能像帆船一样冲浪航行。滑翔机的结构很简单，3米长的翅膀，细长的机身，加上一根长长的龙骨，整机重量只有3公斤。

没有动力也没有风帆的滑翔机，起飞时需要拖船助力。下水时拖船用钓鱼竿钩住滑翔机，先航行一段路，当速度达到每小时30公里时，滑翔机才能脱离拖船，自动起飞。飞起来的滑翔机，就像天空中的信天翁一样，上下自如，灵活敏捷。比信天翁更牛的是，滑翔机还能在水上航行。

当风力强劲时，滑翔机在空中飞行，当风力和缓时，滑翔机降落到水面，在水上航行。

微风中，滑翔机的速度能比传统帆船快10倍。当风速为每小时9公里时，滑翔机的速度能达到每小时37公里。同样是御风而行，插上翅膀的滑翔机比配置风帆的帆船，效率更上一层楼。

海洋那么大，想要游遍整片海域并不容易。有一艘能从空气中获取动力的滑翔机，巡航的范围大大扩展了。深入海洋，监测遥远海域的气候和潮流，是信天翁滑翔机的下一步目标。

期待滑翔机真正地像信天翁一样自由翱翔。

附：今天继续更新自然界里的秘密系列文章，这是第41篇：信天翁。