12月2日8:00由数学中国举办的小美赛正式开赛了，因为小美赛是针对美赛而设的创新训练赛，所以开讲前我想说一下美赛与国赛的区别。国赛中的数学建模题比较实用主义，注重某个环节的结果，某个东西从产生到完善可能有多个环节，但在第N个环节有难点，这个时候就需要你来攻坚克难了。而美赛注重创新，题目设计也有着较大的理念，目标设定在一个领域后，参赛者就可以从0到1开始进行创新和设计，没有太多的既定环节限制。
灭绝了六千六百万年的翼龙，有什么特殊的地方需要我们专门去研究学习呢？
赛题与翻译内容，大家可以点击查看《2022小美赛A题原文及中文翻译》，这里我直接引用赛题的3个问题。您的团队被要求根据化石测量结果，为至少一种大型翼龙的飞行过程建立一个合理的数学模型，并回答以下问题。
1.对于您选择的翼龙物种，估计其在正常飞行期间的平均速度。
2.对于您选择的翼龙物种，估计其正常飞行期间的翼瓣频率。
3.研究大型翼龙如何起飞；它们有可能像平地或水上的鸟一样起飞吗？定量解释原因。
这3个问题的研究涉及了，多个学科的研究和发展，如：空气动力学、仿生学、材料学、结构学等，这些研究成果都是可以转化为机器人、飞行器等的研究制造。
而在涉及众多的学科中，最重要也得以最终体现的就是仿生学成果，下面我将给大家进行介绍。
一、飞行器制造
翼龙相比现在的鸟类，更适合仿生制造飞机。相比鸟类翼龙的体型更大，且鸟类是羽翼飞行，翼龙是翼膜飞行，这样的结构与机翼的结构更加相似。鸟类飞行为带尾翼飞行，翼龙为无翼飞行，这也是两种全新不同的结构。
研究指出翼龙拥有翼根整流罩的特征，可以缓和带肌肉翼身连接处附近的气流，从而减少飞行阻力，其原理与飞机的整流罩很相似。剑桥大学的动物学家威尔金森等人用铝丝和尼龙做成翼龙模型，通过风洞试验惊讶地发现，原来翼龙的翅骨所支撑的前膜起着飞机襟翼的作用。
人类现今的飞行器在极大程度上借鉴了自然界的飞行生物，如类似蜻蜓的直升机、形似蝙蝠翼膜的滑翔伞、参考鼯鼠的飞行衣等。但长久以来，人们忽视翼龙等灭绝生物能带给我们的启发，一方面是因为化石时常破碎不堪，另一方面则是因为以前物理计算模型还不够成熟。然而，得益于更新、更完整的化石发现，加上日趋成熟的模型计算能力，科学家也开始着眼于化石物种助力人类开发全新飞行方式的潜能。而数学建模就是通过计算机编程建立模型，应用数学结合其他学科，解决对应问题的一门学科，也是本次比赛所期望的目的。
英国布里斯托大学的团队在《生态与演化趋势》(trends in ecology & evolution)上发表了一篇文章，综述了有关翼龙和其他飞行生物的化石发现，并揭示这些化石物种对人类飞行研究的潜力。
不依赖高地、能自由自在地飞行的能力称为“动力飞行(powered flight)”，在演化上非常罕见，在脊椎动物中仅出现过三次，包括鸟类、翼龙和蝙蝠。而在无脊椎动物当中，仅在昆虫当中出现一次。
二、仿生扑翼飞行机器人的研究
仿生扑翼飞行机器人是集合了仿生学、空气动力学、机械学、控制科学等多门前沿学科的一类先进飞行机器人。相较于固定翼和旋翼飞行器，仿生扑翼飞行机器人具有较高的集成度，能够有效地利用势能，适于完成长时间、远距离、无能源补充条件下的飞行任务。我们可以通过一些视频和图片简单了解一下，翼龙的所能带来的贡献。
通过研究翼龙的整体构造，可以研究其空气动力学，从而设计类似的飞行器。
通过研究翼龙的骨骼结构，可以完善这些结构带来的机械工程学原理，可以应用于机械制造、机器人设计等领域。
希望有一天我们能够通过科技以及数学建模结合物理模型的运用，能够更好地研究翼龙的构造，带来的更多的工程学成果，为飞行器与机器人的研发贡献更多的能量。
参考文献：
扑翼飞行机器人系统设计 作者：贺威 孙长银
Elizabeth G. Martin-Silverstone, Michael Habib, David Hone (2020). Volant Fossil Vertebrates: Potential for Bioinspired Flight Technology
150 million years of sustained increase in pterosaur flight efficiency
视频图片来源：【【鬼谷说】翼龙：大鹏一日同风起-哔哩哔哩】https://b23.tv/tRuDZ9l
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