乱気流中で自由に飛翔するマイクロエアビークルの開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560171
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 飯田 明由 豊橋技術科学大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30338272)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: バイオ流体力学 / マイクロエアビークル / 小型飛翔体 / 乱流 / 非定常流体計測

研究概要

乱気流中において昆虫が自由に飛翔できることの原因を力学的に明らかにするため,風洞中に乱気流を発生させ,羽ばたき型マイクロエアビークル周りの流れ場と流体力の関係を実験的に調べた.固定翼の場合は,主流の乱れによって流れがはく離し,翼に作用する揚力が小さくなるのに対して,羽ばたき翼の場合は,主流の乱れや渦スケールの影響は小さく,乱気流中でも安定した揚力が発生することが確認された.これは羽ばたき翼が翼周りのはく離を利用しており,はく離渦が翼近傍にとどまるという低レイノルズ数かつ羽ばたき速度が飛行速度に比べて大きいという昆虫の飛翔の特徴によるものである.本研究結果から羽ばたき飛行が主流の乱れに強いこと,乱気流中で飛翔するにはWake Captureが重要であり,飛行速度と羽ばたき速度の比を最適化する必要があることがわかった.

研究成果

• [学会発表] 羽ばたき型MAVの空力性能に関する主流乱れの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯田明由,横山博史
  • 学会等名: 第49回「乱流遷移の解明と制御」研究会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] MAVの飛翔性能に対する主流乱れの影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 飯田明由,横山博史,新居達也
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2011
  • 発表場所: 首都大学東京
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] トンボ型MAV周りの三次元渦構造の可視化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新居達也,横山博史,飯田明由
  • 学会等名: 可視化情報全国講演会2010
  • 発表場所: 霧島市国分シビックセンター
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] 羽ばたき翼周りの流れの可視化 (2010)
  • 著者名/発表者名: 飯田明由,新居達也
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2010
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] 時系列PIVを用いた羽ばたき翼まわりの三次元渦構造の評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 今村尚人,新居達也,飯田明由
  • 学会等名: 日本機械学会東海支部講演会
  • 発表場所: 名城大学
  • 年月日: 2010-03-08
• [学会発表] 昆虫の飛翔を模擬したMAVの開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 新居達也,飯田明由
  • 学会等名: 日本機械学会バイオエンジニアリング講演会
  • 発表場所: 岡山理科大学
  • 年月日: 2010-01-10
• [学会発表] 羽ばたき型MAVの前翅と後翅の位相差が流体力に及ぼす影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 新居達也,飯田明由
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] 自由飛翔中の羽ばたき翼周りの流れの可視化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 飯田明由
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2009
  • 発表場所: 東洋大学
  • 年月日: 2009-09-04