在斗争中求生存，适者以不惜牺牲他们的竞争对手为代价而赢得胜利，因为他们在使自身适应其环境中获得最佳成功。——达尔文

科学家从动物身上获得了很多的灵感和发现，并将这些发现应用在工程领域，改善人类的生活，从而诞生了一门学科叫做《仿生学》。猫头鹰是一种常见的鸟类，喜欢自躲在树叶间睡觉，等到夜幕降临出觅食，是森林里的捕鼠专家。她的视觉系统非常敏锐，科学家根据她的这个特性，发明了夜视系统，应用于雷达探测。

最近在解决一个尾翼风噪的问题时候，想到了猫头鹰翅膀的一个特殊结构，并查阅到一篇文献，介绍猫头鹰的安静飞行的奥秘所在，在这个与大家分享。

让我们先看一个BBC拍摄的视频。

鸽子飞行时的声音时域信号

鹰飞行时的声音时域信号

猫头鹰飞行时的声音时域信号

从以上三种鸟类的飞行时的声音信号看，鸽子的声音波动较大，呈现出具有噪声特征的随机性。鹰飞行时的声音具有典型的间隔性，与人的语音具有相似的特征，颤动翅膀时发出声音，滑翔时不产生声音，也具有波动性。但是唯独猫头鹰飞行时，采集到的信号很平稳，基本没有波动，安静的让人类叹为观止，但是让她的猎物感到惊悚。敌人是来的那么迅猛，一不小心就成别人的盘中餐。

吃素的鸽子和吃肉的猫头鹰相比，本领差了一个层次，猫头鹰可以傲娇的说：我可不是吃素的！

那么其中背后的原理是什么？

猫头鹰在高空中飞行前缘的锯齿和后缘的条纹改善了湍流边界的压力波动，分散了尾翼末端因气流冲刷聚集的气流，从而抑制了涡旋声的产生，同时其柔软的羽毛具有良好的吸音效果，进一步降低了噪声。

前缘的锯齿状、柔软的羽毛、翅膀尾缘的条纹状是猫头鹰安静飞行的三个重要特征。

首先让我们来看翅膀的前缘和后缘的结构特征

猫头鹰翅膀中结构在其隐身飞行中起着至关重要的作用。当空气撞击猫头鹰翅膀的前缘时，大部分空气会通过任何鸟类或飞行物体的表面的翼型形状结构，其余的空气会粘在该前缘上，并开始朝翼型末端移动，并在两翼之间积聚。翼型的每个点以及末端的所有空气都通过翼型排出，由于空气的积聚和每个点的涡流形成，因此产生了很大的湍流。

而在猫头鹰的情况下，翅膀的前缘具有锯齿状的结构，起到了一定的涡流发生器作用，该结构不允许空气在前缘处积聚，但会在这种梳状结构所在的每个点疏导空气。因此，在飞行或拍打翅膀时可减少大量的湍流，颤动和噪音。

众所周知，对于翼型的尾缘，是主要的噪声源。在猫头鹰尾缘上，内侧的条纹长度为约3至5mm，并且发现外部叶片的长度为约2mm。猫头鹰尾缘的条纹结构是减少噪声，湍流和涡旋并因此避免后缘成为噪声源的关键。后缘条纹以与前缘锯齿状结构以非常相似的方式将后缘条纹散布在每个点上，减少因空气积聚产生的波动和噪声。这样翅膀的翼型上方或下方的空气非常容易通过后缘条纹。

再看看羽毛的特征

猫头鹰的羽毛非常的精细，柔软，而与之相对的鸽子和老鹰，就显得很粗糙。这种柔软结构具有较好的吸音效果，而且翅膀上有许多小孔的多层结构，高度分布不均匀，彼此覆盖重叠，更加有利于吸音。

上述图像清楚地表明了猫头鹰的翅膀具有三个特殊特征，即锯齿状的前缘，柔软的羽毛材料和条状的后缘。这三个特征相结合，为猫头鹰和其他鸟类捕食动物相比，具有致命的优势。

鸽子和老鹰不具备这些特性，因此与猫头鹰相比，这些鸟类在静音飞行领域显然处于落后地位。

结论：

前缘的锯齿状、柔软的羽毛、翅膀尾缘的条纹状是猫头鹰安静飞行的三个重要特征。前缘的锯齿和后缘的条纹改善了湍流边界的压力波动，分散了尾翼末端因气流冲刷聚集的气流，从而抑制了涡旋声的产生，柔软的羽毛具有较好的吸音效果。

这项研究不仅可以为解决飞机和工程机械的气动噪声提供启发，而且可以为受到猫头鹰翅膀吸声结构启发的低噪声设备的设计提供新的思路。结果可能会进一步应用于无人飞行器开发，使其能够像猫头鹰一样进行静音飞行。

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