昆虫与仿生

《走进昆虫》课程论文

系部：信息与工程技术系

姓名：王鹏

班级：机制101

学号：2010022208

昆虫仿生与航空航天应用

摘要：昆虫在亿万年的进化过程中，随着环境的变迁而逐渐进化，都在不同程度地发展着各自的生存本领。为了生存、自卫、竞争和发展的需要，强化了许多优异的结构和特殊功能。随着社会的发展，人们对昆虫的各种生命活动掌握得越来越多，并将昆虫仿生越来越多的应用到航空航天中，取得了瞩目的成就，极大的推动了航空航天事业的发展。

关键词：昆虫、仿生、航空航天

正文：随着人类文明的发展，我们的步伐将迈向更广阔的太空，在发展航空航天的过程中，我们遇到了很多难题，当我们束手无策时，昆虫给了我们很好的借鉴。从昆虫身上我们取得了一个又一个突破，为了克服宇航员失重问题，我们从长颈鹿身上取经，造出了“抗压服”；而苍蝇却教会了我们如何检测舱内的气体；我们也从蜻蜓身上找到如何解决飞机因高速飞行而引起振动这个难题……昆虫将和我们一起探索宇宙这个未知的领域。

在我们的生活中，五彩的蝴蝶锦色粲然，如重月纹凤蝶、褐脉金斑蝶等，尤其是萤光翼凤蝶，其后翅在阳光下时而金黄，时而翠绿，有时还由紫变蓝。

遨游太空的人造卫星，当受到阳光强烈辐射时，卫星温度会高达200摄氏度；而在阴影区域，卫星温度会下降至零下200摄氏度左右，这很容易烤坏或冻坏卫星上的精密仪器仪表，它一度曾使航天科学家伤透了脑筋。

后来，人们从蝴蝶身上受到启迪。原来，蝴蝶身体表面生长着一层细小的鳞片，这些鳞片有调节体温的作用。每当气温上升、阳光直射时，鳞片自动张开，以减少阳光的辐射角度，从而减少对阳光热能的吸收；当外界气温下降时，鳞片自动闭合，紧贴体表，让阳光直射鳞片，从而把体温控制在正常范围之内。科学家经过研究，为人造地球卫星设计了一种犹如蝴蝶鳞片般的控温系统。

将人造卫星的控温系统制成了叶片正反两面辐射、散热能力相差很大的百叶窗样式，在每扇窗的转动位置安装有对温度敏感的金属丝，随温度变化可调节窗的开合，从而保持了人造卫星内部温度的恒定，解决了航天事业中的一大难题。

苍蝇是声名狼藉的“逐臭之夫”，凡是腥臭污秽的地方，都有它们的踪迹。苍蝇的嗅觉特别灵敏，远在几千米外的气味也能嗅到。但是苍蝇并没有“鼻子”，它靠什么来充当嗅觉的呢? 原来，苍蝇的“鼻子”——嗅觉感受器分布在头部的一对触角上。

每个“鼻子”只有一个“鼻孔”与外界相通，内含上百个嗅觉神经细胞。若有气味进入“鼻孔”，这些神经立即把气味刺激转变成神经电脉冲，送往大脑。大脑根据不同气味物质所产生的神经电脉冲的不同，就可区别出不同气味的物质。因此，苍蝇的触角像是一台灵敏的气体分析仪。

仿生学家由此得到启发，根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。

家蝇的特别之处在于它的快速的飞行技术，这使得它很难被人类抓住。即使在它的后面也很难接近它。它设想到了每一种情况，非常小心，并能快速移动。那么，它是怎么做到的呢？

昆虫学家研究发现，苍蝇的后翅退化成一对平衡棒。当它飞行时，平衡棒以一定的频率进行机械振动，可以调节翅膀的运动方向，是保持苍蝇身体平衡的导航仪。科学家据此原理研制成一代新型导航仪——振动陀螺仪，大大改进了飞机的飞行性能，可使飞机自动停止危险的滚翻飞行，在机体强烈倾斜时还能自动恢复平衡，即使是飞机在最复杂的急转弯时也万无一失。

宇航员驾驶飞船在以光年来计算空间距离的星际中遨游，生活的寂寞是难以想象的，况且人的生命又不算长，在上百光年的飞行中，人的寿命难以达到。怎样解决这一问题呢？

不久前，英国科学家在研究亚马逊河沿岸的一种蜘蛛时受到启发。这种蜘蛛虽然有毒，却不会毒死昆虫、小鸟和鼠类等猎获物，只是使它们长时间处于麻醉状态以保鲜活。他们根据这种蜘蛛的毒液研

制出了一种无害的安眠药，准备提供给宇航员使用，以便使他们在未来的星际飞行中处于预定时限的休眠状态，从而延长他们的生命，最终完成星际间的航行。

世界上有百分之七十五的生物是昆虫，在几亿年的进化过程中，他们进化出了很多看似不起眼，却让人类不得不叹服的技能。只要我们善于模仿，将仿生应用到生活的各个领域，不但我们的航空航天事业将得到空前的发展，我们的生活也将产生前所未有的巨变。

我相信随着人类科技的发展，我们的文明将传播向世界的各个角落。相信在这个过程中，一个又一个得难题将出现在我们面前，但只要我们和大自然和谐共处，悉心向大自然中的生物学习，我们将找到解决问题最快最有效的方法——仿生。