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蚊子交配仪式的声音启发了更安静的无人机

时间：2022-03-14 14:25:07 来源：

飞行中的蚊子拍打而产生的复杂流线。约翰·霍普金斯大学的研究人员发现，蚊子拍打翅膀不仅可以停留在高处，还可以用于其他两个关键目的：产生声音并将嗡嗡声指向可能的伴侣。

约翰·霍普金斯大学的研究人员发现，蚊子拍打翅膀不仅可以停留在高处，还可以用于其他两个关键目的：产生声音并将嗡嗡声指向可能的伴侣。

他们关于蚊帐空气动力学的发现可能对建造更安静的无人机和设计无毒的诱捕和消灭虫害的方法有影响。

在大学的怀廷工程学院，机械工程教授拉贾特·米塔尔（Rajat Mittal）和副研究教授郑正熙（Jung-Hee Seo）的研究论文发表于《生物灵感与仿生学》（Bioinspiration and Biomimetics）中，他们通过以下方式解释了蚊子交配仪式的空气动力学和声学特性计算机建模。

快速的拍打和截断范围（或幅度）远快于和短于类似大小的有翅昆虫，例如果蝇。这就是为什么蚊子与果蝇不同的是，它具有“翅膀嗡嗡声”，“特别令人讨厌”。

计算流体动力学专家米塔尔说：“产生声音的相同机翼对于它们的飞行也至关重要。”“他们某种程度上必须同时做这两个事情。他们在这方面很有效。这就是为什么我们有如此多的疟疾和其他蚊媒疾病。”

他的团队的研究表明，“关于蚊子的一切似乎都非常适合完成这种基于声音的交流。”

论文指出：“因此，了解诸如蚊子之类的昆虫用以控制其空气声噪声的策略和适应措施，最终可以为开发静音无人机和其他受生物启发的微型航空器提供见识。”

米塔尔说，除了为无人机设计更安静的旋翼外，这些发现还可能会为研究如何利用声音打扰交配仪式提供参考。这可能会导致无毒方法破坏繁殖并减少蚊子种群。

他说：“我们继续进行研究的这一方面。”“蚊子以适当的频率飞行很困难，无法完成它们的交配仪式。”

雄性蚊子发出高频嗡嗡声，试图与雌性的低频嗡嗡声联系起来。为此，研究小组发现蚊子必须在高频下拍打其细长细长的翅膀，并在每次冲程结束时迅速旋转它们。

是的，在雌性被咬之前令人讨厌的类似钻的刺耳的声音也是雄性蚊子触角的振动小夜曲。

米塔尔说，与其他飞行昆虫不同，蚊子已经适应了它们的解剖学和飞行生理学，以解决试图同时飞行和调情的“复杂的多因素问题”。

“了解诸如蚊子之类的昆虫用以控制其空气声噪声的策略和适应方法，最终可以为开发静音无人机和其他受生物启发的微型航空器提供见识。”

该论文报道说：“机翼的音调以及飞行的空气动力是高度定向的，蚊子需要同时控制两者才能成功完成配对。”

研究表明，机翼的快速旋转“产生了额外的升力”，使它们保持在高空。但是，这种相同的旋转也有助于将“机翼音调”指向正向，这对于追赶潜在的配偶很重要。

米塔尔解释说：“如果我在跟你说话，但我转过身，你会很难听到我的声音。”“他们必须能够正确地指挥自己的声音。”

快速的拍打和截断范围（或幅度）远快于和短于类似大小的有翅昆虫，例如果蝇。因此，与果蝇不同，蚊子具有“翅膀嗡嗡声”，“嗡嗡声”特别使人烦恼。

米塔尔说：“细长的机翼非常适合发出声音。”“果蝇的大小类似于蚊子，翅膀短而粗短。此外，蚊子的拍动频率比果蝇高得多，这是有原因的。频率越高，产生声音的效果就越好。”

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参考：徐荣喜，泰森·赫德里克和拉贾特·米塔尔撰写的“蚊子中翅膀产生的机理和缩放”，2019年11月6日，生物灵感与仿生学。DOI：
10.1088 / 1748-3190 / ab54fc

该论文与北卡罗来纳大学教堂山分校的生物学教授泰森·赫德里克（Tyson L. Hedrick）合着。

这项工作的一部分由人类前沿科学计划（Human Frontier Science Program）在7月宣布的750,000美元赠款（RGP0038 / 2019）资助。


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