2019 Fiscal Year Research-status Report
超小型飛翔体開発のブレークスルーを目指したチョウの不安定な飛翔メカニズムの解明
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19K14885
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
鈴木 康祐 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (10735179)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 羽ばたき飛翔 / 数値流体力学 / 3次元動体追跡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，チョウがどのように速い前進速度と巧みな姿勢制御を実現しているか,という問題を解明することを目的として，実際のチョウの飛翔を動画で撮影し，翼を前後に振る運動や前後2枚の翼の動作の遅れを始めとした特徴的な動作を抽出する（トップダウン的アプローチ）．さらにその動作をモデルに搭載し，流体力学の観点からその効果を考察する（ボトムアップ的アプローチ）．
2019年度は，上記の目的のために，(1)前翼と後翼のリードラグ角の影響を調べる数値計算，(2)前翼と後翼の迎角差の影響を調べる数値計算，および(3)実際のチョウの飛翔を撮影・解析するための予備実験を行った．(1)と(2)については，ボトムアップ的に，チョウを模した単純な羽ばたき飛翔モデルを使って，リードラグ角や前翼と後翼の迎角差を様々に変えたパラメタリックスタディを行った．結果として，後翼を後ろに傾けるにつれて，平均推力・揚力共に大きくなることがわかった．一方，前翼を前に傾けるにつれて，平均推力・揚力が共に小さくなることがわかった． また，前翼の最大迎角を大きくすると平均揚力が増加することがわかった．さらに，自由飛翔においてピッチング角への影響が大きい前翼のリード・ラグ角を動的に変えることによって制御を試みた．その結果，姿勢を崩すことなく安定的な飛翔が実現できた．しかしながら，速い前進速度との両立は難しいことがわかった．(3)については，トップダウン的に，実際のチョウの飛翔をハイスピードカメラを使って計測した．その結果，飛び立ち時のヨーイング角，ピッチング角，羽ばたき角，迎角，リードラグ角の時系列データを取得することができた．またそれを数値計算に取り込むことによって，実際のチョウの動きに対して生じる流れを計算することができるようになった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1．特に予期していない問題が起こったり，大きな課題に直面したりすることがなかったため．
2．採用者の所属している研究グループ内で活発な議論を行い，多くの有益な意見を得たため．
3．学会に参加し，他分野の研究者と活発な議論を行い，多くの有益な意見を得たため．
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| Strategy for Future Research Activity |
現在まで順調に進展しており，研究の変更はない．研究計画通りに進める予定である．具体的には，(1)実際のチョウの前進飛翔時の複数周期にわたる計測実験，(2)計測結果の数値モデルへの反映を行う予定である．
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