2018 Fiscal Year Annual Research Report
Effectiveness of flexible wing and three dimensional vortex structure in a flapping flight
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16K06897
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| Research Institution | Kisarazu National College of Technology |
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Principal Investigator |
石出 忠輝 木更津工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (30212905)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前野 一夫 東京工科大学, 工学部, 客員教授 (30133606)
劉 浩 千葉大学, 大学院工学研究院, 教授 (40303698)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 羽ばたき翼 / バイオミメティクス / 生物飛行 / MAV / 前縁剥離渦 / PIV計測 / 空力特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，生物飛行の優位性を明らかにするために，主翼を柔軟な素材とし，ヒービング運動を付加した模型の空力特性を調査し，空力的に優れている羽ばたき条件を見出す．そして，空力性能と流体力学的現象との相互関係について明らかにする事を研究目的として進めてきた．3年間の結果として，
(1)翼幅方向及び翼弦方向に主翼厚さのテーパを有する柔軟翼を，ABS樹脂の一種であるVero White Plusを造形材とした3Dプリンタによって製作し，羽ばたき振幅は，20°の時最も空力特性良好である事が確認できた．
(2)翼幅方向に主翼厚さのテーパを付けた場合，テーパ比0.50の時最もCLmax（最大揚力係数）が大きくなり，翼弦方向に主翼厚さのテーパを付けた場合，テーパ比0.33の時最もCLmaxが大きくなり，再現性も良好であった．
(3)揚抗比曲線より，翼幅方向にテーパを有するタイプEは，迎角3°～4°にかけてCL/CD最大となり，優れた特性を示している事が確認できた．この迎角付近では，CD値マイナスとなり，推力を発生している事も確認できた．
(4)模型に組み込まれているエンコーダ出力を基にPIVトリガー計測システムを構築し，特定のヒービング角度でPIV計測する事が可能となった．また，シャインフルーグアタッチメントを有する2台のCCDカメラと，精密位置決め可能なキャリブレーションプレートを用いたシート面内三次元PIVステレオ計測システムを構築した．その結果，良好な空力特性を示した柔軟翼の場合，後縁剥離渦と前縁剥離渦が合流して，強い再付着流が発生し，渦揚力を生み出している事が確認できた．この傾向は，ミッドスパンから翼端にかけて顕著であることが確認できた．また，流体力とPIVの同時計測を実施し，空力特性良好な柔軟翼の場合，ヒービング運動と揚力変動の位相が45度ずれている事が分かった．
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