信鴿高速飛行解析

   文/賈琨 宋俊平

    如果按照能量轉(zhuǎn)換計算，信鴿一次連續(xù)飛行的極限為300公里。那么這300公里的飛行路程便可使信鴿達到體能的運動極限，飛行速度下降，部分信鴿將因體能耗盡而無法歸巢。在500公里以上的比賽中，有些信鴿當日歸巢并且分速超過1500米的事實說明，信鴿在歸巢飛行途中必定依賴了某種特殊飛行方式，在降低能量消耗的同時實現(xiàn)了高速飛行。
     為此筆者參閱了大量飛行文獻資料，通過對比觀察信鴿歸巢時的飛行方式，分析了信鴿高速飛行及與之相適應(yīng)的特點，望眾鴿友分享。
                              飛行資料與理論
   １. 人工飛行器
滑翔傘借助上升氣流升高，然后利用重心引力滑翔，不僅可達到較高的飛行速度，而且可實現(xiàn)遠距離飛行�；�翔機也借助上升氣流飛行，不同的是滑翔機必須達到“續(xù)航速度”才能保持穩(wěn)定飛行�；�翔傘與滑翔機都沒有機械動力，但合理利用了上升氣流與重力作用，便可實現(xiàn)遠距離快速飛行。
信鴿能在身體運動極限內(nèi)實現(xiàn)遠距離高速飛行，必定也借助了上升氣流和重力作用。
      2、高速/低能量消耗的飛行方式——波浪式飛行
美國勞倫斯-利弗莫爾實驗室設(shè)計的超高飛行飛機，先把飛機上升到4萬米高空，然后關(guān)閉引擎，借助重心引力高速滑翔，當降低到大氣密度較高的大氣層高度時，飛機會像石頭在水面上打水漂一樣彈射起來，飛行員便啟動引擎向上飛行，然后再次下降。采用該飛行方式，飛機可達到12倍音速的速度，同比燃料消耗降低60%以上。實踐證明，這種上下波浪式飛行是降低能量消耗而實現(xiàn)高速飛行的最佳飛行方式。
      采用上下波浪式飛行，由向下滑翔轉(zhuǎn)為向上飛行時，飛機會受到巨大壓力。力的作用點集中在飛機前部邊緣和尾部邊緣。該部位撞擊空氣得到反作用力，使飛行方向發(fā)生改變，間接地完成了轉(zhuǎn)向，然后飛行員只需提高飛行高度，等下次下降飛行即可。為避免反作用力造成的飛機損壞，科學家對飛機的外型進行了仿生改造。該飛機的前部尖，翼部短厚，尾翼小，前部與中部的銜接處加寬加厚，橢圓形高強度構(gòu)造，不但可減少飛行阻力和反作用力對飛行器的損壞，而且可增大與空氣的接觸面積，使飛機得到充足向上的反作用力。
      3、加速度對生物機能的影響
      高速運動時，速度或方向一旦改變，便有加速度產(chǎn)生。加速度的改變會使生物的身體功能產(chǎn)生不適應(yīng)。當加速度加大時，血液流動方向會向末端流動，導致腦部缺氧并且身體器官受到巨大壓力，使其損傷或功能下降。例如，加速度會擠壓體內(nèi)呼吸器官使之體積變小，使呼吸功能下降，導致機體缺氧，而且血液中的液體成分會滲出血管，使循環(huán)血不足，加重組織器官的缺氧。因此，在信鴿歸巢后呈現(xiàn)出眼部、喉部充血皆與不適應(yīng)加速度變化有關(guān)。
      超音速飛機駕駛員克服加速度的適應(yīng)性訓練方法有兩個：其一是控制呼吸，減緩空氣由肺部向外的擴散速度，維持肺部的呼吸功能；其二是繃緊肌肉，減緩血液向身體下部流動的速度，防止腦部缺氧。但自身的生理基礎(chǔ)在其中起著決定性作用，即使經(jīng)過培訓，還是有人不能克服加速度的影響。
                              對信鴿飛行的觀察
      筆者通過多年細致觀察歸巢途中的信鴿發(fā)現(xiàn)，大部分信鴿在飛行途中靠不斷扇動翅膀保持較低的飛行高度（50米左右）向前飛行，而個別信鴿呈忽高（300米以上）忽低（30米左右）的波浪式飛行，并且這些信鴿通常單飛于鴿群的前列，飛行速度較快。
      在觀察中還發(fā)現(xiàn)，飛行速度特別快的信鴿，歸巢時常從高空俯沖下降，像空中落下的石頭，落地平穩(wěn)，具有良好的協(xié)調(diào)性。
                          信鴿對高速飛行的適應(yīng)性
采用上下波浪式飛行，能提高信鴿的飛行速度。但信鴿要實現(xiàn)高速飛行，還必須具有較高的飛行效率，減少能量的無功消耗，并克服高速飛行中的種種困難，如：加速度變化，高空的強氣流、低溫、低氧等。
      1. 飛行動力的適應(yīng)
      信鴿的主羽產(chǎn)生向上和向前動力的作用，副羽和尾羽主要起平衡和轉(zhuǎn)向作用（阻力作用）。信鴿在扇動翅膀時，向上舉翅時是做無用功，向下扇動時產(chǎn)生動力。要提高飛行效率，主羽與副羽間要有較大的階差（主羽長、副羽短），向上扇動時阻力應(yīng)小，向下扇動時產(chǎn)生的動力大，像“百葉窗”般層疊形態(tài)的主羽，在向上舉翅時遇到的阻力小，向下扇動時產(chǎn)生的動力就大，是理想的主羽形態(tài)。實際觀察可發(fā)現(xiàn)，主羽大條的外端間距越大，越有利于在受力作用時形成類似“百葉窗”般的弧度。
      翅膀短而厚且后掠，可降低前進中的空氣阻力，提高飛行速度。對于優(yōu)秀信鴿而言，則肱骨要短厚，飛行時翅膀與身體的夾角要小。大條內(nèi)彎的可減小翅膀與身體夾角，有利于減少空氣阻力。翅膀應(yīng)與身體協(xié)調(diào)，短而厚的翅膀，主羽大條也相應(yīng)的短而寬。
      2、體態(tài)適應(yīng)
      當信鴿由高速下降滑翔轉(zhuǎn)為向上飛行時，加速度發(fā)生改變，身體會受到空氣巨大的作用力，并借助該作用力實現(xiàn)向上飛行。轉(zhuǎn)向飛行時，信鴿的嘴、脖、胸部以及腰、尾應(yīng)形成一定的弧度，閉合且細長的嘴喙可減小阻力，粗壯的脖子與較寬的前胸形成大的接觸面積可產(chǎn)生比較大的上升浮力。龍骨前端稍彎曲，不但可增加接觸面積，更可起到支撐保護前胸的作用，使信鴿在得到最大浮力的同時又避免受到損傷。龍骨與恥骨銜接較平，附著肌肉后，可與上部稍駝的背部形成“機翼”動力模型，利于上升飛行。在空中轉(zhuǎn)向過程中，尾部受作用力最大，容易使固定尾羽的尾椎肌肉損傷，影響生殖機能。尾羽表面積小，可承受較大的空氣阻力。而健壯豐滿的腰肌，可間接減小尾羽的作用力，即使在轉(zhuǎn)向時尾羽張開也不會被折斷，卻可產(chǎn)生較大的反作用力，迅速完成轉(zhuǎn)向飛行，提高飛行速度。
       3、高空氣流的適應(yīng)性
      上升氣流的強度隨著高度增加而增加。但上升氣流具有不穩(wěn)定性，在上升氣流附近常伴隨著強的下降氣流。在強對流天氣，上升/下降氣流的平均速度可達到50米/秒，足以將信鴿在短時間內(nèi)托升到1000米的高空或迫使信鴿由高空突然降落，導致信鴿翅膀折損。氣流對信鴿翅膀產(chǎn)生的作用力，與信鴿翅膀與身體形成的表面積成正比。
      翅膀表面積小的信鴿，借助上升氣流則必須達到更高的高度。由于氣流對翅膀產(chǎn)生作用力相對小，不容易損傷，適應(yīng)高空飛行。由于翅膀產(chǎn)生的動力小，它們能以較高的頻率扇動翅膀。但由于肌肉運動頻率高，血液中酸性代謝物濃度相對較高，容易疲勞，不適于長時間連續(xù)飛行。調(diào)查統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，中短程快速鴿的翅膀的表面積都較小，特別是副羽要短。翅膀形態(tài)對信鴿的飛行高度與速度，以及連續(xù)飛行的影響是顯而易見的。
      4、低溫與低氧的適應(yīng)性
      信鴿高速飛行時，產(chǎn)生熱量較多，只有充分散熱，才能保持恒定的體溫，實現(xiàn)持續(xù)高速飛行。晴朗天氣，上升氣流較多，高空氣溫雖低，卻可促進信鴿體內(nèi)熱量的散失，有利于信鴿高速飛行。陰雨低溫天氣，上升氣流少，高空溫度更低，加速信鴿在飛行中的能量消耗，易導致信鴿能量消耗過快而無法繼續(xù)飛行。緊而細密的羽毛具有良好的絕熱性能，可有效控制身體熱量的散失，這就是許多鴿友已把羽毛品質(zhì)作為建立信鴿品系的參考因素。
      海拔越高，空氣中含氧比率越低，要求信鴿呼吸功能必須強。高速飛行的信鴿嘴喙緊閉，上顎是空氣進入口腔的惟一通道，故飛行時信鴿的腭裂是打開的。氣囊是信鴿體內(nèi)的氧代謝器官，發(fā)達氣囊使信鴿體態(tài)輕盈，身體像充氣的輪胎。具有發(fā)達的氣囊的信鴿必須有強壯的骨骼做支撐和保護，才能使信鴿不容易損傷。
      5、加速度變化的適應(yīng)性
      信鴿轉(zhuǎn)向飛行時，短時間內(nèi)信鴿的體內(nèi)器官要承受約3倍以上重力加速度。部分信鴿歸巢后，喉嚨充血、眼房水渾濁、眼砂變淡等現(xiàn)象都是不適應(yīng)加速度變化造成的。健壯發(fā)達肌肉的信鴿，能適時繃緊肌肉，減緩血液向身體下部流動的速度，防止腦部缺氧。而及時關(guān)閉上顎，可防止空氣向外的擴散，維持基本的呼吸代謝功能。雖然通過訓放和比賽，可提高信鴿對加速度的適應(yīng)性，但信鴿身體器官的生理功能70%以上是來自遺傳。
                              總結(jié)及應(yīng)用
      1. 高速信鴿的特征：脖粗胸寬尾短，氣囊發(fā)達，肌肉健壯，腭裂能開能閉，龍骨粗而且前彎后收與恥骨銜接良好，翅膀短厚面積小，主羽與副羽階差大，“百葉窗”主羽可高速，大條外端間距寬則更優(yōu)。
      2. 心肺功能的遺傳率在80%以上。信鴿選種時，不僅要選擇具有高速飛行特征或經(jīng)歷的信鴿，還應(yīng)考慮血統(tǒng)遺傳，選擇優(yōu)良血統(tǒng)的種鴿，并及時淘汰體質(zhì)退化的后代。
      3. 平時注重對信鴿歸巢時飛行方式的觀察，重用高飛且高降落姿態(tài)穩(wěn)的信鴿。
      4. 參加比賽應(yīng)考慮天氣因素，選擇適合賽程的信鴿，減少丟失，提高得獎率。