蝴蝶的飞行轨迹往往显得随机或混乱，但它们的悬停模式可能为开发具有振翅能力的微型航空器提供关键的设计见解。研究人员研究了蝴蝶如何利用空气动力生成来实现悬停，使用高速摄像机观察野生捕获的白甘蓝蝴蝶，并依靠深度学习模型追踪蝴蝶在飞行序列中的身体特征和特定翅膀点。研究发现，蝴蝶悬停的主要因素是它们身体的俯仰角。
蝴蝶的飞行轨迹往往显得随机或混乱，与其他悬停昆虫相比，它们的身体似乎遵循神秘的、锯齿般的、突然的运动。
然而，这些独特的悬停模式可能为开发具有振翅能力的微型航空器（MAVs）提供关键的设计见解。为了实现这些应用，北京航空航天大学的研究人员研究了蝴蝶如何利用空气动力生成来实现悬停。他们在《流体物理学》上讨论了他们的发现。
作者张彦来表示：“悬停是花蜜探访和躲避捕食者等关键行为的重要生存机制。阐明其空气动力机制为蝴蝶飞行运动学的进化适应提供了基本见解。”
科学家们使用高速摄像机捕捉野生捕获的白甘蓝蝴蝶的这一过程。为了避免用物理标记损坏蝴蝶的翅膀——并因此改变它们的飞行模式——研究人员训练了一个深度学习模型来追踪蝴蝶在飞行序列中的身体特征和特定翅膀点。
通过比较多个因素，包括蝴蝶翅膀的大小和形状，以及上击和下击的机制，研究人员发现，蝴蝶悬停的主要因素是它们身体的俯仰角。与其他昆虫不同，蝴蝶在悬停时不断调整身体的角度，修改气动力的方向，以确保它们的翅膀击打提供足够的垂直力，同时抵消重力。这种调整，以及对翅膀俯仰角的调整，使蝴蝶能够产生足够的力以维持悬停飞行。
蝴蝶以轻翅膀以低频率挥动维持悬停的能力可以帮助设计结构要求低的隐形微型航空器。尽管微型航空器已经成功复制了其他昆虫和鸟类的悬停能力，但蝴蝶提供的独特应用范围从安全到保护。
张解释道：“这一能力可能会彻底改变它们的操作范围，从在受限的灾区进行搜救任务，到在温室环境中进行精确授粉。我们特别期待部署这种能够无声悬停的微型航空器进行非侵入式的野生动物观察，其仿生外观和安静操作将减少对自然行为的干扰。”
