昆虫の飛翔メカニズムの研究

昆虫飞行机制研究

• 批准号: 08235208
• 负责人: 河内 啓二
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08235208/
• 关键词: 昆虫; 飛行力学; トンボ; はばたき運動; 制御

昆虫の翅の断面形状をモデル化し、昆虫の飛行状態におけるレイノルズ数を模擬した水槽実験を行い、2次元の翼型特性を計測した。その結果、翼の断面はこのレイノルズ数の領域では、薄ければ薄い程性能が良く、また種々の翼型の中では中央に反りのついた翼の性能が最も優れていることを見出した。一方、高速度カメラとレーザシートを組み合わせて用いることによって、実際のトンボの翼の断面形状の時間変化を精密に測定する方法を考案し、得られた画像から、実際のトンボでも反りのついた極めて薄い翼断面形状を用いて飛行していることを明らかにした。さらに、実際のトンボは、羽ばたきの1周期の間の打ち下ろしと打ち上げの両期間で、翼の反りを逆方向に変化させる制御を行っていることが明らかになった。さらに、昆虫のような微小サイズの生物の飛行安定性の問題について、形状が相似な無尾翼機の滑空飛行を想定して、運動特性の解析を行った。その結果、我々の良く知っている航空機やターボ機械などのメートルサイズの翼と、昆虫のようなセンチメートルサイズの翼の飛行安定性の違いは、以下のようになることを見出した。翼のサイズが小さくなるにつれ、安定限界はあまり変化しないが、運動の周期が早くなり、その時定数は飛行物体の平均密度と寸法の積の平方根に比例する。一方、いろいろな荷重の中で最も厳しい翼の付け根の曲げモーメントによる応力を考えると、比強度(応力/物体の平均密度)が寸法に比例する。物体の寸法が大きいと、例え重くてもそれ以上に最大応力の大きい、すなわち比強度の高い材料を選ばざる得ない。逆に、物体が小さくなると比強度は小さくても軽い材料で飛行が可能となるため、一般に飛行物体が小さくなると物体の平均密度も小さくなる。従って物体のサイズが小さくなると、不安定の飛行体はますます短時間に不安定状態になり、安定な飛行体は短時間に安定状態に達することを見出した。

Insect wing cross-section shape, insect flight state, simulation, water tank operation, 2-D airfoil characteristics measurement As a result, the wing cross-section has the best performance in the middle of the airfoil, and the wing cross-section has the best performance in the middle of the airfoil. A method for accurately measuring the time variation of the wing cross section shape in a square, high speed, high In the middle of the first cycle, the wing is rotated in the opposite direction, and the wing is rotated in the opposite direction. In addition, the flight stability of insects and small organisms is discussed, the shape is similar, the aeroplane flight without tail is considered, and the motion characteristics are analyzed. The results show that the flight stability of aircraft, machinery, wings, insects and wings is improved. The average density of the flying object, the square root of the product of the method, and the ratio of the average density of the flying object to the square root of the method. In a square, the middle of the middle. The size of the object is different from the size of the object. For example, the weight of the object is different from the maximum strength of the object. For example, the material with high specific strength is selected. In contrast, the object is small and the specific intensity is small and the material is flying. In general, the flying object is small and the average density of the object is small The object is small, unstable and unstable. The aircraft is unstable for a short time. The aircraft is stable for a short time.

项目成果

K.Okada: "High-speed voltage-sensitive dye imaging of in vivo insect brain" Neuroscience Letters. 209. 197-200 (1996)

K.Okada：“体内昆虫大脑的高速电压敏感染料成像”神经科学快报。

松本有史: "羽ばたき翼に働く非定常力測定" 日本航空宇宙学会飛行機シンポジウム講演集. 537-540 (1996)

Yuji Matsumoto：“测量扑动机翼的不稳定力”日本航空学会飞机研讨会讲座 537-540（1996）。

L.Zeng: "A fringe shadow method for measuring flapping angel and forsional angle of a dragonfly wing" Measurement Science and Technology. 7・5. 776-781 (1997)

曾亮：“测量蜻蜓翅膀扑动角和扭转角的条纹阴影法”测量科学与技术7·5（1997）。

河内啓二: "昆虫の飛翔メカニズムの研究" 知能ロボットシンポジウム予稿集. 1. 181-184 (1997)

河内敬二：《昆虫飞行机制的研究》智能机器人研讨会论文集。1. 181-184 (1997)。

L.Zeng: "Simultaneous measurement of the shape and thickness of a deragonfly wing" Measurement Science and Technology. 7・12. 1728-1732 (1996)

L.Zeng：“同时测量蜻蜓翅膀的形状和厚度”测量科学与技术7・12 1728-1732（1996）。