未だに解明されていない昆虫の羽ばたき。 研究が進めば、一大産業が生れる可能性も 秘めているのです。

昆虫の飛行を解明する

千葉大学工学部電子機械工学科教授

劉 浩 氏

りゅう ひろし

りゅう　ひろし　1963年、中国遼寧省沈陽市生れ。85年、大連理工大学応用力学学科卒業、92年、横浜国立大学博士課程修了。名古屋工業大学、理化学研究所などを経て、現職に。計算力学やバイオメカニクスなどの研究に従事。昆虫の自由飛行を再現できるシミュレーターの開発等を行なっている。

2006年1月号掲載

飛行機と昆虫の飛び方の違い

──ところで、同じ空を飛ぶのでも、飛行機と昆虫とでは、飛び方が異なると思いますが、それぞれの飛行のメカニズムについて教えてください。

劉　まず空を飛ぶには、体を宙に浮かせる上向きの力、つまり揚力と、前進する力、推進力、この２つの原理が働いています。

飛行機の場合、揚力は翼、推進力はエンジンで得ており、これに対し昆虫は、羽ばたきだけで両方の力を発生させているのです。

──具体的にはどういった仕組みなのですか？

劉　飛行機の翼の断面は、下面より上面の方が膨らんだ流線型で、空気が流れる速さは、上面の方が速くなっています。

すると、翼への圧力は、下面の方が大きくなるため、上向きの空気力が発生します。

──その力が揚力ですね。

劉　そうです。ただし、常に前進して空気流を作らなければ、揚力は発生しません。だからエンジンで推進力を得ているのです。

──何百人もの乗客を乗せたジャンボ機が飛べるのは、翼の上下の圧力の違いにより、自重を上回る大きな揚力を生み出しているからなのですね。

それでは、羽ばたきだけで揚力と推進力を同時に発生させる昆虫は、どのような飛び方なのですか？

劉　まだはっきりと解明されていないのですが、羽ばたきによって、翅の前縁にできる空気の渦が、非常に重要なことが分っています。

また、翅の横方向の動き「８の字回転」でも揚力を得ていると考えられています。

──昆虫は、羽ばたきながら、この空気の渦を上手く捉えて飛んでいるというわけですね。

劉　その通りです。飛行機の場合は逆で、乱気流は厳禁です。もし翼に空気の渦が発生すれば、揚力はなくなり墜落してしまいます。

（左）流線型をした飛行機の翼の断面。（右）昆虫の翅の断面。上向きの力が揚力、前進する力が推進力。空を飛ぶには、この2つの原理が働いている（資料提供：劉浩氏）

──やはり同じ飛行体でも、２つは全く違う飛行メカニズムだったのですね。