我们可能最终知道蚊子是如何飞行的

蚊子是一种吸血、携带疾病的昆虫，是令人厌烦的昆虫化身。它们也是令人着迷的空气动力学谜团。

简单来说，它们的飞行行为很奇怪。它们的翅膀后掠角极浅，仅覆盖 44 度——蜜蜂也被认为是飞行能力极浅的动物，它们的翅膀后掠角约为 80 度。蚊子也非常频繁地扇动翅膀，每秒在空气中拍打翅膀约 800 次。

但这种奇怪的拍打动作如何转化为飞行呢？周三发表在《自然》杂志上的一篇论文给出了一些答案。

“物体越小，拍打翅膀的速度就越快，”论文第一作者理查德·邦弗雷 (Richard Bomphrey) 说道。鸟类拍打翅膀的频率比昆虫要低，昆虫越小，拍打翅膀的频率就越高。但即便如此，仅从大小上比较，蚊子每秒拍打翅膀的频率预计也只有 200 次左右。而事实上，它的移动速度是这个数字的 4 倍左右。

高频率和小角度意味着它们不会使用与飞机相同的方法来升空，飞机有较长的跑道和宽大的稳定机翼来产生升力。那么蚊子使用的是哪些空气动力学定律呢？

Bomphrey 和同事使用高速摄像机拍摄飞行中的蚊子，以每秒 10,000 帧的速度拍摄照片。

例如，该视频显示一只蚊子的速度比正常速度慢了 667 倍。

这些视频，加上计算机建模和基于激光的蚊子飞行时周围气流的测量，有助于表明蚊子通过短而浅的翅膀扇动，可以获得所有它们能获得的东西。

与其他昆虫（包括不太符合空气动力学的大黄蜂）一样，蚊子也利用前缘涡流。这意味着它们在拍打翅膀时会在翅膀前部形成一个小型龙卷风。涡流中心的低压有助于产生升力，因此当蚊子拍打翅膀时，低压可以开始升起并移动蚊子的身体。

但前缘涡流本身并不足以解释蚊子如何飞行。事​​实上，蚊子利用扇动翅膀的每个动作来帮助它们保持飞行。

在视频记录和计算机模型中，Bomphrey 发现，当蚊子在扇动翅膀的过程中旋转翅膀时，它们能够利用一种称为旋转阻力的机制支撑自己的重量。

最后，当蚊子再次抬起翅膀时，它们会循环利用在开始拍打翅膀时产生的尾流，以这样一种方式支撑翅膀，使得经过翅膀的空气运动会在它们翅膀后部产生更多的涡流，称为后缘涡流。

“它有点像风力涡轮机，”邦弗雷说，并指出蚊子会尽力消耗每一点能量。“否​​则尾流中的能量就会浪费掉，”他补充道。

但为什么蚊子会进化出这种仍然耗能的飞行方式，而不是一开始就飞行得更高效呢？

研究人员仍在努力解答这个问题。2009 年《科学》杂志的一篇文章提出了一个可能的答案，指出蚊子发出的令人讨厌的嗡嗡声。

正是蚊子频繁扇动翅膀产生了嗡嗡声——就像乐器上振动的弦一样——而且雌性和雄性蚊子发出的呜呜声频率不同，因此，在蚊子进化的过程中，高频扇动翅膀可能被性选择为一种悦耳的声音特征。下次你打算打掉那些烦人的嗡嗡声源时，一定要考虑这一点。