ホバリングする羽ばたき機の研究

• Project/Area Number: 10750656
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 新本 康久 九州大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30226352)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 1999: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1998: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: ホバリング / 羽ばたき機 / とんぼ

Research Abstract

本研究は,トンボの羽ばたき運動をモデル化し、ホバリングする羽ばたき機を製作して、既に行われている羽ばたき運動の数値シミュレーションの結果を検証し、トンボに見られるような上下振動とピッチング振動の連成したモードの羽ばたき運動、特にホバリングについて、そのメカニズムを実験的に解明することである。
今年度の研究計画は、昨年度に引き続き、モデル化されたトンボの翼、および翼の上下振動とピッチング振動に対して、上下振動とピッチング振動が連成して運動をするような羽ばたき機構を設計・製作し、揚力について検証することであった。
実際のトンボの羽根の運動は、スパン方向の各位置でのピッチング運動が異なるが、今回は、剛性の高い二次元平板を強制振動させる場合と同じ扱いにして設計した。翼の上下振動およびピッチング振動は、モータを使用して固有振動数および固有振動モードを考慮して機械的に振動を与えた。翼の大きさは、マスレシオの影響も考慮して、トンボの約4倍のスケールでモデル化し、200mmX40mmの矩形平面翼とした。翼は剛性が高くかつ軽量である必要があるため、CF積層平板を使用した。この板を、擬似等方性板として取り扱った。板厚は、一次の固有振動数が、約50Hzとなるように、1.5mmとした。これは、モーターの性能、から決めた値である。つまり、この実験を行う範囲では、一次の固有モード以外の振動は起こらないようにした。次に、上下振動とピッチング振動の連成したモードの羽ばたき運動と同じ運動を行うために、歯車とカムを使用して、その機構部を設計し、製作した。
上下運動とピッチング運動を所定の周期で連成させるためには、設計・製作面での精度の追求がさらに必要である。