動的計測システムを用いた昆虫の羽ばたき飛行メカニズムの研究

平成18年度の研究では,昆虫の羽ばたき飛行において翅の受動的な弾性変形が飛行運動に大きく影響することを示し,チョウの翅のモデルとして薄膜と翅脈からなるプラスチック製の柔軟人工翅の製作方法を新たに開発した.平成19年度は,人工翅の製作方法を実用レベルまで発展させて実験用人工翅を設計し,チョウと同じサイズ,重さ,羽ばたき周波数を持つ人工翅付羽ばたき機の自由飛行を実現した.平成20年度は,翅脈形状の異なる2種類の人工翅について羽ばたき機の飛行運動を比較し,チョウの翅脈形状と飛行運動の関係を明らかにした.さらに実際のチョウの飛行との比較を行い,羽ばたき機で得られた実験結果が実際のチョウに適用できることを示した.人工翅として実際のアゲハチョウと同様の翅脈太さを持つ基準人工翅と,前縁と胴体側のみに翅脈をもち翅面内に翅脈を持たない無翅脈人工翅を製作した.基準人工翅を実装した羽ばたき機は,前進飛行させると羽ばたきに同期して体が上下し,その結果,翅付け根における迎え角が0°から40°の範囲で変化した.この迎え角変化が,打ち下ろし中の翅の揚力係数を定常流中よりも大きく増大させることを示した.一方,無翅脈人工翅の場合は,体の上下運動が小さく,翅付け根における迎え角変化が基準人工翅よりも小さかった.その結果,打ち下ろし中の翅の揚力係数は定常流中の揚力係数と同じ程度であった.これは,翅脈がないことで翅面がフェザリング変形し,体の上下運動を引き起こすほどの空気力を発生しないことに起因すると考えられる.以上より,チョウの翅脈は翅面のフェザリングを抑制し,体の大きな上下運動をもたらし,打ち下ろし中の大きな揚力係数を実現する機能を持つことが示された.実際のアゲハチョウの飛行においても羽ばたきに同期した体の上下運動や迎え角変化が観察され,羽ばたき機での実験結果が妥当であることが示された.

平成18年度の研究では,昆虫の羽ばたき飛行において翅の受動的な弾性変形が飛行運動に大きく影響することを示し,チョウの翅のモデルとして薄膜と翅脈からなるプラスチック製の柔軟人工翅の製作方法を新たに開発した.平成19年度は,人工翅の製作方法を実用レベルまで発展させて実験用人工翅を設計し,チョウと同じサイズ,重さ,羽ばたき周波数を持つ人工翅付羽ばたき機の自由飛行を実現した.平成20年度は,翅脈形状の異なる2種類の人工翅について羽ばたき機の飛行運動を比較し,チョウの翅脈形状と飛行運動の関係を明らかにした.さらに実際のチョウの飛行との比較を行い,羽ばたき機で得られた実験結果が実際のチョウに適用できることを示した.人工翅として実際のアゲハチョウと同様の翅脈太さを持つ基準人工翅と,前縁と胴体側のみに翅脈をもち翅面内に翅脈を持たない無翅脈人工翅を製作した.基準人工翅を実装した羽ばたき機は,前進飛行させると羽ばたきに同期して体が上下し,その結果,翅付け根における迎え角が0°から40°の範囲で変化した.この迎え角変化が,打ち下ろし中の翅の揚力係数を定常流中よりも大きく増大させることを示した.一方,無翅脈人工翅の場合は,体の上下運動が小さく,翅付け根における迎え角変化が基準人工翅よりも小さかった.その結果,打ち下ろし中の翅の揚力係数は定常流中の揚力係数と同じ程度であった.これは,翅脈がないことで翅面がフェザリング変形し,体の上下運動を引き起こすほどの空気力を発生しないことに起因すると考えられる.以上より,チョウの翅脈は翅面のフェザリングを抑制し,体の大きな上下運動をもたらし,打ち下ろし中の大きな揚力係数を実現する機能を持つことが示された.実際のアゲハチョウの飛行においても羽ばたきに同期した体の上下運動や迎え角変化が観察され,羽ばたき機での実験結果が妥当であることが示された.