生物飛行における飛行組織体の高次機能による流動制御のメカニズム

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650187
• 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: 生物流体力学 / バイオメカニクス / バイオエンジニアリング / 生体工学 / 航空工学 / 流体力学

Research Abstract

著者らは,先の科学研究費補助金(基盤研究(C)(2))「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」の実施を通して,比較的巨視的観点から飛行動物の飛行力学を考察してきた。しかし,走査型電子顕微鏡観察を続けてきた結果,微視的観点から生物の飛翔器官に共通する不思議な形態構造を見い出した。それらは,生物の種類やサイズによって微妙に異なり,飛行機構と密接に関連して高次の領域で飛行機能を大きく高めているように推察される。そのような状況を踏まえ,当該研究は,ミクロな構造組織体がマクロな空気力学的な法則および材料力学的な法則とどのように関連しているかを調べ,生物の持っている流動制御のメカニズムを明らかにすることを目的としている。
平成11年度の実施においては,比較的サイズの小さい双翅目昆虫であるヤマトヤブカを取りあげて,電子顕微鏡観察を行うと同時に,非接触3次元曲面形状計測装置を使用し,翅面の凹凸の精密3次元計測を行った。その結果,昆虫の翅面の場所による高低差の変動が定量的に得られ,翅表面における揚力を受け持つ場所などが明瞭となった。さらに,双翅目昆虫(ハエやガガンボなど)の翅を利用した生体構造型グライダーを製作し,昆虫の翅の持つ航空力学的な特性などが現在調べられている。
さらに,鳥類についてもとりあげ,インコの翼を構成している風切り羽を低乱風洞にセットし,羽の空力弾性特性を調べ,気流に対する異方性などを明らかにした。さらに,振動試験機を用いて,インコの風切りの羽の周波数特性についても現在調べている。それらの結果は,さらにサイズの大きいハトの結果と比較し,動物の飛翔器官に及ぼすサイズ効果を調べる予定となっている。

Research Products

• [Publications] S.Sudo, K.Tsuyuki, T.Ikohagi, F.Ohta: "A Study on the Wing Structure and Flapping Behavior of a Dragonfly"JSME Int. J.. Vol. 42. 721-729 (1999)
• [Publications] S.Sudo, H.Sano, H.Nishiama: "On the Flight of a Java Sparrow"Proc. of 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. CD-ROM. 1-6 (1999)
• [Publications] S.Sudo, H.Sano, T.Ikohagi, F.Ohta: "Aeroelastic Characteristics of Pigeon Feathers"Proc. of 3rd ASME/JSME Joint Fluids Engineering Conference. CD-ROM. 1-7 (1999)