Revealing the strategy of dynamic soaring based on fine-scale flight data of albatrosses

基于信天翁精细飞行数据揭示动态翱翔策略

• 批准号: 19K21065
• 负责人: 米原 善成
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-08-24 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K21065/
• 关键词: ダイナミックソアリング; アホウドリ; 最適制御; 飛行ログ; 海鳥; バイオロギング; 飛行制御; 海上風

本研究では、アホウドリ類を対象として、ダイナミックソアリングと呼ばれる省エネルギーの滑空飛行法のメカニズムの解明を目標とした。ダイナミックソアリングとは、海上の風速勾配を利用して、羽ばたくことなく持続的に滑空飛行する飛行様式である。実際にダイナミックソアリングを行うアホウドリ類の飛行データを得るために、野外調査を実施した。2019年1月～4月にかけて、亜南極域クロゼ島で繁殖する世界最大の飛ぶ鳥であるワタリアホウドリに、3軸加速度、3軸角速度、GPS（位置と速度）、気圧を高解像度で記録できる装置を合計20台装着し、回収した。得られたデータから、状態空間モデルを用いて、アホウドリの3次元的な飛行経路や姿勢の変化を計算した。実データと比較するために、理論的なダイナミックソアリングによる飛行方法を数値計算によって求めた。滑空する鳥をグライダーに近似し、運動方程式に基づいた最適制御問題を解くことで、与えられた風速勾配のもとで理論的に最もエネルギー効率の良い飛び方を求めた。実際の海上では波や突風などによって時々刻々と風環境が変わると考えられる。風速勾配の形状を変化させると、それに応じて理論的に最適な飛行経路、姿勢の変化なども変わることがわかった。次年度は、アホウドリの3次元的な飛行経路や姿勢を飛行モデルと比較することで、エネルギー獲得メカニズムや異なる風環境に応じたアホウドリのダイナミックソアリングによる飛行戦略を研究する計画だったが、初年度で中断した。

The purpose of this study is to clarify the relationship between the two types of aircraft. There is a flight style that makes use of the wind speed matching on the sea and the smooth air flight of Yukikata Kūna. In the meantime, the field investigation has been carried out. From January to April 2019, the world's largest flying bird, 3-axis acceleration, 3-axis angular velocity, GPS (position and velocity), and high resolution gas recording devices were installed and returned. The calculation of the flight path attitude of the three-dimensional flight path is carried out by calculating the state space of the flight path. The flight method is calculated according to the calculation method. The equation of motion is based on the equation of motion. The equation of motion is based on the equation of motion. At sea, waves and gusts of wind change and the wind environment changes. The shape of the wind speed is changed, and the theoretical optimum flight path is changed. In the second year, the three-dimensional flight path and attitude were compared, and the flight strategy was studied in the first year.

项目成果

Adjustment of flight pattern in response to wind of a seabird combining flapping and dynamic soaring

结合扑动和动力翱翔的海鸟随风调整飞行模式

• 发表时间: 2018
• 作者: Ayako SEIKI;Yu KOSAKA;and Satoru YOKOI;清木亜矢子・小坂優;Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato
• 通讯作者: Yoshinari Yonehara and Katsufumi Sato