研究内容

羽ばたき飛翔する蝶の翅の動きと翅まわりの渦流れ

近年,鳥や昆虫の羽ばたき飛行を模倣した超小型飛翔体(Micro Flight Robot)およびMicro Air Vehicleの開発への関心が高まっている.これらは,人間が直接進入不可能な汚染地域や災害による被災地での捜索活動,未知の惑星での探索・情報収集,さらには,テロ対策の監視活動など軍事分野での利用に大きな期待がもたれている.これまでに,超小型飛翔体の開発に関する研究は欧米を中心に盛んに行われている.しかしながら,そのモデルは確立しているものの,完成には至っていないのが現状である.その大きな理由は,昆虫の飛翔メカニズムが十分に明らかにされていないことにある.昆虫の中でも,蝶は,翅の羽ばたき運動と滑空を組み合わせて効率的に飛翔しており,他の昆虫に比べて急加速や方向転換に優れている.また,一見不安定に見えるが,非常に安定的に飛翔していることが知られているが,その詳細なメカニズムは明らかにされていない.
本研究では,蝶の飛翔メカニズムの解明を目的とする.特に,蝶自身から視た翅のフラッピング角(翅の羽ばたき角),リードラグ角(翅の前後方向の動き),フェザリング角(翅のねじり)を定量的に明らかにし,自由飛翔,離陸飛翔などの飛翔形態による翅の動きを明らかにする.さらには,翅まわりに形成される渦流れをPIV計測により定量的に明らかにし,翅の動きとそのまわりに形成される渦流れ,また,翅に働く流体力を評価し,翅の一連の動きとその流れ場への影響を明らかにする.これらの成果を基盤として,蝶の飛翔を模倣した羽ばたき飛翔ロボットの創成を目指す.

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