昆虫羽ばたき飛行操縦性のマルチシステム強連成解析手法の開発

昆虫羽ばたき飛行の高度な操縦性は，柔軟な翼運動，胴体運動およびそれらを制御する脳神経系により達成されていることが示唆されている．しかし，胴体の運動，さらには脳神経系も含めて，操縦性をまるごと解析可能な手法は存在しない．そこで本研究では昆虫羽ばたき飛行操縦性を複数のサブシステムの相互作用と考える分離型解法に対して，(a)翼サブシステムの高精度化，(b)脳神経系を模擬した制御サブシステムの導入を行い，(c)昆虫羽ばたき飛行操縦性に対するマルチシステム強連成解析手法を開発する．そして，本手法により昆虫羽ばたき飛行の高度な操縦性をまるごと解析し，その有効性を実証する．本年度は前年度に開発した昆虫羽ばたき翼に生じる特徴的な変形（フェザリング，キャンバリング）を考慮可能な数値計算フレームワークを用いて，翼の質量分布と特徴的な変形の関係について調査した．その結果，フェザリングおよびキャンバリングが空力性能を向上させることを明らかにした．さらに，翼の質量分布を変更するパラメトリックスタディを通じて，実際の昆虫羽ばたき翼が効率的な空力性能を得るために最適な質量分布であることを明らかにした．さらに前年度に開発した昆虫羽ばたき飛行操縦性の分離型解法に対して，制御を導入することで翼と胴体の相互作用を考慮できるように提案解法を改良した．開発した解法の基本的妥当性を示すと共に，翼運動の制御によって胴体に生じる回転の制御が可能であることを示した．研究発表に示す研究成果として9件の学会発表（国内学会：3件，国際学会：6件），受賞2件を得た．

昆虫羽ばたき飛行の高度な操縦性は，柔軟な翼運動，胴体運動およびそれらを制御する脳神経系により達成されていることが示唆されている．しかし，胴体の運動，さらには脳神経系も含めて，操縦性をまるごと解析可能な手法は存在しない．そこで本研究では昆虫羽ばたき飛行操縦性を複数のサブシステムの相互作用と考える分離型解法に対して，(a)翼サブシステムの高精度化，(b)脳神経系を模擬した制御サブシステムの導入を行い，(c)昆虫羽ばたき飛行操縦性に対するマルチシステム強連成解析手法を開発する．そして，本手法により昆虫羽ばたき飛行の高度な操縦性をまるごと解析し，その有効性を実証する．本年度は前年度に開発した昆虫羽ばたき翼に生じる特徴的な変形（フェザリング，キャンバリング）を考慮可能な数値計算フレームワークを用いて，翼の質量分布と特徴的な変形の関係について調査した．その結果，フェザリングおよびキャンバリングが空力性能を向上させることを明らかにした．さらに，翼の質量分布を変更するパラメトリックスタディを通じて，実際の昆虫羽ばたき翼が効率的な空力性能を得るために最適な質量分布であることを明らかにした．さらに前年度に開発した昆虫羽ばたき飛行操縦性の分離型解法に対して，制御を導入することで翼と胴体の相互作用を考慮できるように提案解法を改良した．開発した解法の基本的妥当性を示すと共に，翼運動の制御によって胴体に生じる回転の制御が可能であることを示した．研究発表に示す研究成果として9件の学会発表（国内学会：3件，国際学会：6件），受賞2件を得た．