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留まる鳥の航空力学が航空機設計に役立つ

September, 21, 2022, Davis--セントラルフロリダ大学(UCF)研究チームは、様々な鳥の巧みな操作の背後にあるナゾを研究した。航空機着陸の空気力学の理解向上のためである。

鳥が木の枝に留まるのを見たことがある人は、鳥がスムースな着陸のために高い角度で素早く翼を上に上げるのを見ている。しかし、鳥によっては、そうではなく、留まる際に翼を折り畳んで着陸するものがあり、減速しながら弧を描く。

これら動作の違いの背後にあるナゾを見つけ出すためにUCFの機械・航空工学部の研究チームは、鳥の着陸操作の航空力学と航空機設計へのその影響を研究した。研究成果は、Physical Review Fluids、およびにPhysics発表された。

航空工学博士課程学生、Dibya Raj Adhikariをリーダーとするチームは、鳥の翼の形状を変える弧を描く動きが揚力を高め、着陸動作中の空力制御を向上させることも確認した。

「この着陸操作の完全な理解は、自然の飛行体のパフォーマンスの定量化、安全な航空機設計に役立つ。この着陸操作により鳥は、短い距離でスムースに着陸できる。したがって後退翼構成の着陸操作は、滑走路に問題があるところではオプションになる」とAdhikariは、説明している

鳥の翼の動きをシミュレートするためにチームは、アルミニウムプレートを用いた。アルミプレートは、銀被覆ガラス球を含む水槽をかき分ける。長方形のプレートは直線翼を模擬するために、一方テーパー状プレートは、折り畳んだ翼を模擬するために用いた。プレートは数秒間一定の速度で動かされ、次に傾斜、減速中にタンク壁方向へ変えた、鳥の着陸、着陸時の翼の持ち上げを模擬するためである。

研究チームは、後退翼運動が、揚力を高める主要メカニズムの1つ、前縁渦を安定化させることを確認した。この安定性は究極的に、鳥の着陸改善につながる。潜在的に航空機の着陸改善にもなる。

Adhikariは、 准教授Samik Bhattacharyaの指導下で研究に取り組んだ。
(詳細は、https://www.ucf.edu/)