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

大きさに比例する羽ばたき飛行

劉　空気の流れを利用した飛び方は、飛行機のように大きな物の方が有効です。

ミリサイズの昆虫の世界では、空気流に乱れが生じ、うまく揚力が生れません。だから、体の小さい昆虫は、空気の渦を利用した飛び方をするのです。

──それでは、大きい物と小さい物で、飛び方が変る境目というのはあるのでしょうか？

劉　これもまだハッキリとは分っていません。ただ、だいたい15cm以下になると、羽ばたき飛行の方が、効率がいいと考えられています。

また、羽ばたきの回数と体の大きさにも、関係があることが分ってきました。

──それはどういうことでしょう？

劉　昆虫類の羽ばたきの回数を調べた結果、トンボやガなど、大型昆虫の羽ばたきは毎秒約20回、ミツバチでは約２５０回、体長１mm程の小さな昆虫にいたっては約１０００回。体が小さいほど、羽ばたきの回数は多くなるのです。

──瞬時にそれだけの回数、羽ばたいているとは驚きです。

劉　羽ばたき動作自体は、人工的な再現でも難しくはありません。しかし、安定飛行となると、話は別です。

羽ばたき模型では、無風状態で浮くことはできても、少しでも風を受けるとすぐに制御不能となり、墜落してしまいます。

昆虫のような、ホバリング、急旋回は、人工的にはとてもマネできない動きなのです。

昆虫の自由飛行のシミュレーション画像。 実際には、ガ・ハエ・ハチなど20種近い昆虫の翅モデルが使われている（資料提供：劉浩氏） 上は、スズメガの静止飛行。下はハエの静止飛行の様子。

──では、なぜ昆虫は安定制御しながら、自由飛行ができるのですか？

劉　それについては、未だに多くの謎が残っています。

一つの説として、もしかしたら、われわれが知らない、現代力学のさらに上の世界があるのかもしれません。

──とおっしゃると？

劉　いや、これは空想の世界の話で、今いえるのは、空気力だけでは、彼らの自由飛行は説明が付かないということです。

これを上手く利用できたら、瞬間移動も夢じゃない（笑）。