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/)