飛行動物まわりの流動特性と飛行機構におけるサイズ効果

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Iwaki Meisei University
• Principal Investigator: 須藤 誠一 いわき明星大学, 理工学部, 教授 (90006198)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 露木 浩二 いわき明星大学, 理工学部, 助手 (00265224) ; 井小萩 利明 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90091652)
• Keywords: バイオメカニクス / バイオエンジニアリング / 生物流体力学 / 生体工学 / 航空工学 / 流体力学

Research Abstract

現在,地球上に生息している生物は,無限とも言えるような長い時間と資源の裏付けのもとに,その組織,構成要素,機能を進化させてきた.このような生物の持つ優れた機能や機構を工学的な立場から究明することは,極めて意義深い,当該研究は,飛行をおもな移動手段とする動物を取りあげ,比較的サイズの大きい鳥類から比較的をサイズの小さい昆虫まで,形態学的な構造を調べ,翼や翅構造と揚力発生機構の関連性サイズ変化を通じて究明することを目的としている.
平成9年度の研究においては,多くの種類の飛行昆虫について,それらの形態学的パラメータを精密に測定し,それらのパラメータとバレンシ数との関係を調べ,飛行昆虫がバレンシ数によって良く整理されることを示した.さらに,走査型電子顕微鏡を使用し,双翅目の昆虫を取りあげ,サイズの比較的大きいアブ,通常のハエ,比較的サイズの小さいショウジョウバエの翅表面の微視的観察を行い,これらに共通する微毛状突起物の構造を明らかにした.これらの構造は翅まわりのマイクロ・フローと関連しており,さらに調査研究が必要である.航空機と比較して飛行動物の羽根は極めて弾性的であるため,鳥類の翼を構成する羽根を取りあげて,低乱風洞を使用して,各羽の空力弾性特性を調べた.ハトの羽に対する様々な方向からの気流応答を調べた結果,羽軸強度には気流方向に対する異方性が認められた.鳥類の羽根に対しても電子顕微鏡観察を行い,羽構造と強度異方性の関連性について現在も研究を進めている.昆虫の自由飛行時における羽根の動きの高速度カメラによる3次元運動解析に関しては,アブとハチについてデータが得られた.従来昆虫の飛行は低レイノルズ数領域であると考えられていたが,R_e=10^3〜10^4の比較的高いレイノルズ数での飛行であることが判明した.

Research Products

• [Publications] 須藤誠一: "昆虫の翅構造と飛行" 日本航空宇宙学会北部支部1998年講演会講演論文集. 15-20 (1998)
• [Publications] 須藤誠一: "ウシアブの飛行に関する研究" 日本機械学会第10回バイオエンジニアリング講演会講演論文集. 619-620 (1998)
• [Publications] 須藤誠一: "昆虫飛行のバイオメカニクス(第1報,飛行昆虫の形態学的パラメータ)" 日本機械学東北支部いわき地方講演会講演論文集. 147-148 (1997)
• [Publications] S.Sudo: "Velocity Fluctuation Generated by Flying Insects" Proc.Inter.Conf.Biomech.Engin.163-166 (1997)
• [Publications] S.Sudo: "Aerodynamic Characteristics of the Dragonfly" Proc.Inter.Conf.Fluid.Engin.Vol.3. 1813-1818 (1997)
• [Publications] 須藤誠一: "鳥の羽構造に関する研究(第2報,ハトの羽の電子顕微鏡観察)" 日本機械学会東北支部第32期総会講演会講演論文集. 9-10 (1997)