夢のマイクロ飛行マシーン 昆虫型ロボットとデハビランドの昆虫シリーズ

夢のマイクロ飛行マシーン 昆虫型ロボットとデハビランドの昆虫シリーズ

ショーを終えたタイガーモス機とパイロットその1Ferte Alais downsize
(デハビランドDH.82タイガーモス(Tiger Moth)とはヒトリ蛾のこと、パリ郊外Ferte Alaisエアショー(再掲))
トリだ!飛行機だ!え、ミツバチさんや!
空飛ぶものは?トリ、昆虫、コウモリ、翼竜、ヒコーキ、ヘリ、それとUFOにスーパーマンやパーマン、アンパンマン・・・と色々あります。





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今にも垂直離陸しそうなRAF博物館のBAeハリアー(Harrier)REVdownsize
(今にも垂直離陸しそうなRAF博物館のBAeハリアー(Harrier))
虫には敵わない、傑作機ハリアーは別として・・・
その中で人工の飛行体が飛ぶ生き物に敵わないこととしてVTOL性能(垂直離着陸)(BAeハリアー(Harrier)は例外の傑作機)と小型・軽量化などがあります。それは人工の飛行体が固定翼なのに対してトリ、ハチ、ハエなどは羽ばたきで飛ぶことにヒミツがありそうです。

タイガーモス優雅な蛾には黄色の翅をdownsize
(DH.82タイガーモス、優雅な蛾の黄色い翅(再掲))
よく飛んだデハビランド(D.H.)の虫たち
今回、写真はもちろんデハビランド(DH.、De Haviland)製ヒコーキたちを再度掲載 + ちょっとBAeハリアー。デハビランドの昆虫たちは皆よく飛びました、タイガーモス(蛾)、モスキート(蚊)、ホーネット(蜂)など、フェアリー(Fairy)製でも昆虫ファイアフライ(蛍)は悪くないし、駄作の魚たちアルバコアやバーラクーダよりはるかにましです。

モスキトーその1RAFdownsize
(Wooden WonderことDH.98モスキ-トはその名も蚊(Mosquito)です(再掲))
ハエや蚊が撃墜困難な理由とは?
パン!とやってもサっと身をかわし、追っても追いつかない、小型・軽量、機敏・高速(そのスケールでは)のハエや蚊は、Wooden Wonderこと名機DH.98モスキート(蚊)のように撃墜困難です。

昆虫並みの性能を持つ唯一のヒコーキBAeハリアー(Harrier)downsize
(昆虫並みの性能を持つ唯一のヒコーキBAeハリアー(Harrier))
超薄膜翅のハエや蚊はミクロのVSTOL機ハリアー
まるでVSTOL機ハリアーのように急停止、空中停止、逆行でハエや蚊はサっと身をかわし、どこにでもとまる。それには超薄膜で羽ばたく翅にヒミツがありそうです。

名前(リス)通りかわいいチップマンク練習機(DHC Chipmunk)downsize
(かわいいシマリスになっちゃたけど尻尾はDH.の遺伝?DHC-1チップマンク(Chipmunk)(再掲))
昆虫型羽ばたき超小型飛行ロボット
そこで、じゃ昆虫型の羽ばたき超小型飛行ロボットを作ってみよう!と考えた人たちがいます。そしてついにWood氏らのグループがハエ1/1モデルの製作に成功、飛行にも成功したのだそうです。

ジプシーモスその1RAFdownsize
(デハビランドの蛾シリーズ、黒とブルーの衣装が美しいDH.60ジプシーモス(Gipsy Moth)(再掲))
軽量化で1/1スケールのハエ・ロボットが出来た
そのためには重い電気モーターの代わりに圧電アクチュエーター(ライターの圧電素子の逆、電気でカタチを変えて動かす)に替え、ベアリングは柔らかい人工関節に替えて究極の軽量化がはかられています。ここ20年で羽ばたく昆虫型マイクロロボットは格段の進歩を遂げ、とうとうハエの1/1モデルではVTOLやホバリング(空中停止)も出来るようになったそうです。

複葉の練習機Tiger Mothもフード付きdownsize
(寒いカナダではDH.82タイガーモス(Tiger Moth)もフード付き(再掲))
風を受けて走ると飛べる??
弱い風、緩い速度、小さな力でも大きな揚力さえ得られれば飛ぶことができます。低速で揚力を得る一番の方法は迎え角(進行方向や向かい風に対する翼や翅の(平面の)角度)を大きく取る、つまり「風を翼に受けて飛ぶ」ことです。実際にツルさん、ハクチョウさんの離着陸(水)を正面から見ると“翼の下面”がよく見えますよね。

固定翼では迎え角の取り方が難しい
(固定翼では迎え角の取り方が難しい)
迎え角の一長一短
エアライナーは離着陸時にはフラップ斜め下向きに広げて翼面積を増やしつつ迎え角も大きくしています。でも固定翼の場合、やり過ぎると空気が翼面からはがれて急に揚力を失い、いわゆる失速して墜落につながります。だから固定翼機の迎え角には限界があるのです。

このペガサスエンジンなしではハリアーは生まれなかったでしょうdownsize
(この革命的エンジン、R.R.ペガサス(Pegasus)なしではハリアーは生まれなかったでしょう)
渦が失速を防ぐ
翅の周りを空気が流れる様子を分析することではばたきの秘密が見えてきたそうです。昆虫の翅ははばたくと前縁に沿って渦が伝わり、しかも翅からはがれないため大きな迎え角をとっても失速しないそうです。つまり超低速でも、急上昇しても失速しにくい飛び方です。
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地道な苦労だったようです
今回の記事を読むと軽量化に苦労しながら1つずつブレークスルーを積み重ねてきた20年の研究の流れが見えてきます。でもやっている研究者は未だ少数派です、こんなに飛行機が発達し、遠い星にまで行けるようになったのに、なぜ?

ライトがオットーに勝ったから・・
ライト兄弟がオットー・リリエンタールに勝ってしまったので、その後の飛行機の開発は固定翼機になりました。せっかくトリさんに学んできた羽ばたきとその応用もすっかり忘れ去られ、トリの飛翔、ひいてはご先祖の羽毛恐竜がどう飛び始めたかも未だ多くのフシギが残ることになりました。

ようやくトリさんに再び学ぶ
でもエアライナーのウィングレットは大型滑翔鳥類(ワシ、タカ、アホウドリなど)の翼端の風切り羽の働きの応用(バイオミミック)であるように再び注目されているようですが・・・・。

生き物も技術も実は行き当たりばったり
これは1つには飛行機だけでなく技術開発の歴史が、生物の進化史に似て、ある程度行き当たりばったり、出たとこ勝負、あるもので間に合わせ、だからです。その証拠に未来予測、技術予測はおおよそ当たりませんし・・・。

時には身の回りを振り返ろう
つまり、ひょんなことで動力式の固定翼が成功しちゃったので、以降は複葉を単葉にとかエンジンをジェットにするとかその路線に沿った中の“コップの中の革新”だったから、羽ばたきの流体力学、材料工学、生理学などはマイナーになっちゃった・・・らしいのです。時には謙虚に身の回りに学ぶべきなのかも?

ちょっとキナ臭いけど
ところでハエ・ロボットは何の役に立つのか?生身の人間が入ってゆけないようなキケンな設備(原発とか)、災害現場などを自在に調べることが出来ます。敵地に潜入してスパイ行為も出来そうですけど・・・。

未来を見通す先見の明、手塚マンガのすごさ
昔読んだ手塚治虫さんのマンガで悪者たちがスパイとして放ったハエ型ロボットを主人公が撃ち落とすと言うシーンがあったことを覚えています、もう数十年前ですが・・・。
ジュール・ベルヌと同じく、鋭い先見の明を持っていた手塚治虫さんが描いた当時の「未来の世界」は、いまやかなり実現していますが、空飛ぶ自動車と同じくハエやハチ型(飛翔昆虫型)ロボットも意外やまだ実現していないものの1つなのです。


将来は災害時の活動に?
じゃ、将来画期的な羽ばたき飛行機が出来るかと言うと・・・航空力学的、流体力学的にはヘリコプターには及ばないそうです。でも乱気流にはヘリより強いそうなので気象観測や災害時の活動には有効かも知れませんね。

出典: natureダイジェスト 2013年9月号 P.20 “Flying like a fly” 「ハエ型ロボット」 David Lentink氏執筆 (原典: nature 2013/06/20 Vol. 498 P.306)
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テーマ : パリ、フランス - ジャンル : 海外情報

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