悬停大黄蜂的动态飞行稳定性

使用计算流体力学方法研究了悬停大黄蜂的纵向动态飞行稳定性，以计算气动导数，并利用特征值和特征向量分析技术解决运动方程。对于纵向扰动运动，识别出三种自然模式：一种不稳定振荡模式，一种稳定的快速下沉模式和一种稳定的慢速下沉模式。 不稳定振荡模式由俯仰和水平运动的振荡组成，几乎没有垂直运动。振荡的周期为0.32秒（大约是大黄蜂翼击周期的50倍）。振荡在0.1秒内幅度翻倍；该模式中，迎头俯仰与向前的水平运动（以及低头俯仰与向后的水平运动）的耦合导致不稳定性。稳定的快速下沉模式由单调的俯仰和水平运动组成，其在0.024秒内衰减至初始值的一半。稳定的慢速下沉模式主要是单调下降（或上升）运动，其在0.37秒内衰减至初始值的一半。由于不稳定的振荡模式，大黄蜂的悬停飞行在动态上是不稳定的。然而，这种不稳定性对于试图保持悬停的大黄蜂来说可能不是一个大问题：初始扰动翻倍的时间（0.1秒）超过了15倍的翼击周期（6.4毫秒），而且大黄蜂有足够的时间调整其翅膀运动，以便在扰动变大之前进行调整。