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【解讀軍事仿生技術(shù)①】

隨著蒸汽和內(nèi)燃機(jī)加入到戰(zhàn)爭動力的隊(duì)伍里，人和牲畜這兩款由大自然“設(shè)計(jì)制造”的完美機(jī)械頓時間顯得有些無力，且落伍：煤炭和燃油能拉動數(shù)千噸的列車，或是推動上萬噸的戰(zhàn)艦，這顯然不是任何生物能夠施展的蠻力。

但與此同時，如何優(yōu)化鋼鐵巨獸的設(shè)計(jì)，便成了一門能夠決定戰(zhàn)爭勝負(fù)的顯學(xué)。依靠著新的研究手段，對動植物的新發(fā)現(xiàn)迅速轉(zhuǎn)移到軍事科學(xué)領(lǐng)域，這便是現(xiàn)代軍事仿生技術(shù)的雛形。

斑馬式迷彩涂裝艦艇（來源：worldwar1pics）

安能辨我是雄雌？一時顯赫的艦艇斑馬迷彩

無論最終向海中發(fā)射魚雷，還是往空中拋射炮彈，海戰(zhàn)的第一步永遠(yuǎn)是明確對手的方位、距離、以及速度。倘若這些數(shù)據(jù)錯誤，扇形發(fā)射的魚雷便會射空；看似能覆蓋對手的彈幕也只能打在海里，濺起幾朵水花。

而在無線電測距、激光測距、還不成熟的年代，鋼鐵巨艦和海中潛艇的指揮官只能靠望遠(yuǎn)鏡和測距儀中若隱若現(xiàn)的艦影，使用三角原理來測量敵艦航速和距離——當(dāng)然，數(shù)學(xué)方法并非萬能，這么做的前提是指揮官必須知曉敵艦的大致艦型，代入長度后計(jì)算，又或是從桅桿高度來著手。

通常的海戰(zhàn)偽裝思路，肯定是要“變有為無”，試圖把船艦藏起來。但這樣的研究在第一次世界大戰(zhàn)前并沒有什么進(jìn)展，反倒是英國動物學(xué)家的提議得到了采納：斑馬條紋不僅對人眼識別速度和方向的機(jī)制有顯著影響，在近年來更是被證明能夠干擾昆蟲視覺。

這么個旁門左道，確實(shí)一開始不受海軍方面看好。但這一行到底是實(shí)戰(zhàn)效果才有話語權(quán)，斑馬條紋確實(shí)能干擾測距——很快英美都成立了專門研究斑馬條紋等視覺干擾機(jī)制的機(jī)構(gòu)，直到雷達(dá)大行其道，才告一段落。

蜻蜓大將出馬，音障成通途：機(jī)翼的仿生設(shè)計(jì)

圖為外形優(yōu)美的“彗星”客機(jī)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

從上世紀(jì)30年代后期開始，飛機(jī)作為決定制空權(quán)的核心武器，越發(fā)有被設(shè)計(jì)得“更高、更快、更強(qiáng)”的趨勢，到了40年代初，飛行速度接近音障的高速戰(zhàn)斗機(jī)接連出現(xiàn)。

但除了螺旋槳動力的局限之外，機(jī)翼突然變得“不聽話”，也讓設(shè)計(jì)人員頭疼不已——理論和風(fēng)洞表現(xiàn)都很好的新型機(jī)翼總是會莫名其妙，在高速飛行過程中顫振，繼而扭曲。

從美國陸航高速戰(zhàn)斗機(jī)YP-38原型開始，飛行速度接近音障的每一款飛機(jī)，都高度一致地遭遇了顫振問題。YP-38的設(shè)計(jì)師用了簡單的辦法，在機(jī)翼根部“打補(bǔ)丁”嘗試解決這個問題，但P-38在整個服役生涯里未能躲開顫振，和顫振相關(guān)的機(jī)毀人亡事故還是頻發(fā)不止。

這時，生物學(xué)家關(guān)于蜻蜓的解剖研究報告進(jìn)入航空業(yè)視野。蜻蜓翅上遠(yuǎn)端有一塊較重的“眼”，正是這塊“眼”起到了穩(wěn)定配重的效果，讓蜻蜓躲開了顫振陷阱。

于是，自50年代始，通過吊掛發(fā)動機(jī)、蒙皮配重等方式，新型民航客機(jī)和超音速戰(zhàn)機(jī)們算是找到了避免顫振的辦法，專門的顫振試驗(yàn)開始登上舞臺，其中蜻蜓的仿生學(xué)研究自是功不可沒。

原理迥異 卻異曲同工：響尾蛇和空空導(dǎo)彈

圖為AIM-9響尾蛇空空導(dǎo)彈（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

上世紀(jì)50年代，空對空導(dǎo)彈的研發(fā)進(jìn)入了高潮階段，但美國人沮喪地發(fā)現(xiàn)，自身投入相當(dāng)大努力研發(fā)的“獵鷹”雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈看著還行，實(shí)戰(zhàn)表現(xiàn)和可靠性都非?？皯n。

我們現(xiàn)在都清楚，雷達(dá)制導(dǎo)空空導(dǎo)彈如今已是大行其道。但在當(dāng)時，想把無線電發(fā)送機(jī)和接收機(jī)通通塞進(jìn)大腿粗細(xì)的彈體里，還要它們聽話干活，這根本就是幾乎不可能完成的工程任務(wù)。

既然無線電波不太好用，那還有啥辦法能來指引導(dǎo)彈命中目標(biāo)呢？

當(dāng)時飛機(jī)越飛越快，發(fā)動機(jī)的熱特征也越發(fā)明顯，而傳說中能夠“蒙眼找獵物”的沙漠毒蛇，響尾蛇捕獵的秘密也是對熱下手：響尾蛇的眼睛和鼻孔中間有一個凹陷，這個被稱為頰窩的器官對熱量非常敏感，能讓響尾蛇在一片黑暗中尋得熱源位置。

于是，應(yīng)用紅外，也就是“追熱”機(jī)制的AIM-9響尾蛇導(dǎo)彈誕生了。當(dāng)然，導(dǎo)彈導(dǎo)引頭上應(yīng)用的工程技術(shù)，和響尾蛇的頰窩完全是兩碼事，但這不影響工程師們最終“不忘初心”，賦予這款導(dǎo)彈響尾蛇的名號。

軍事小詞典

顫振：一種常發(fā)于高速航空器的氣動壓縮現(xiàn)象。大名鼎鼎的英國“彗星”噴氣式客機(jī)便是毀于顫振帶來的金屬疲勞事故，從此英國航空業(yè)亦一蹶不振。

響尾蛇導(dǎo)彈：AIM-9響尾蛇可能是最為經(jīng)久不衰的空空導(dǎo)彈。多年來它的結(jié)構(gòu)、外形和制導(dǎo)系統(tǒng)多次更迭替換，唯有“響尾蛇”這一名號恒久不變，流傳至今。

出品：科普中國軍事科技前沿

策劃：趙清建

制作：旋鈕工作室

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部