二次元ピッチ-プランジモデルを用いた羽ばたき翼における弦方向傾斜機能曲げ剛性の研究【JST・京大機械翻訳】

Reade, J.; Jankauski, M.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202220076637126 整理番号：21P0264873

二次元ピッチ-プランジモデルを用いた羽ばたき翼における弦方向傾斜機能曲げ剛性の研究【JST・京大機械翻訳】

Investigation of Chordwise Functionally Graded Flexural Rigidity in Flapping Wings Using a Two-Dimensional Pitch-Plunge Model

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発行年： 2022年01月16日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年01月16日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

昆虫翼は不均一構造であり,曲げ剛性は翼面上で1桁から2桁まで変化する。この不均一性は飛行中のフラッピング翼経験の変形に影響する。しかし,この曲げ剛性勾配が翼性能にどのように影響するかはよく理解されていない。ここでは,仮定したモード法および非定常渦格子法を用いて,それぞれ,構造および流体動力学をモデル化するため,ピッチングとしてフラッピング翼の簡易2Dモデルを開発した。可変曲げ剛性が平均揚力生産,電力消費および翼のフラップに必要な力にどのように影響するかを探索するためにパラメータ研究を行った。揚力生産を最大化する最適曲げ剛性分布があることを見出した。この分布は一般に翼のフラッピングと固有振動数の間の3:1の比に対応し,その比はフラッピング運動学に敏感である。ホバリング飛行に対して,最適化フレキシブル翼は,20%以上の揚力を生成し,剛性翼と比較して15%少ない電力を必要としたが,フラップに対して20%高い力を必要とした。フラッピング運動学がホバ中に観察されたものからずれる場合でも,柔軟な翼は,広範囲の曲げ剛性勾配にわたって,空力力発生と電力に関して,剛体翼より性能が優れていた。ピーク力要求と電力消費は,曲げ剛性勾配に関して逆比例し,それは昆虫筋肉サイズとエネルギー貯蔵要求の間のトレードオフを示す。本研究で開発したモデルは,前方に動く他の空間変形形態または材料翼特徴を効率的に調査するために使用できる。【JST・京大機械翻訳】

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飛しょう体の設計・構造 , 航空機の空気力学

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