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Behavioural and Aerodynamic Aspects in the Searching Flight of the Scoliid Wasp Scolia flavifrons (Hymenoptera: Scoliidae)

[Aspekte des Flugverhaltens und der Aerodynamik beim Suchflug der Wespe Scolia flavifrons (Hymenoptera: Scoliidae)]

Nachtigall, Werner

Entomologia Generalis Volume 17 Number 1 (1992), p. 1 - 8

7 references

published: May 1, 1992

DOI: 10.1127/entom.gen/17/1992/1

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Abstract

Meandering searching flights of variable speeds, and during which sandy soil areas are scanned by females of Scolia flavifrons (Fabricius 1748) for rhinoceros beetle larvae, were filmed in calm conditions. Flight speed v and body angle of attack a were obtained from frame-to-frame-analysis. The angle a is higher at slower v. It ranges between ± 0 to + 5° at fast to medium flight speeds of 5 to 3 m S-1 and + 40 to + 45° at or near hovering. Drag coefficient Co and lift coefficient CL of the trunk were measured as functions of a and v (or Reynolds number Re) by means of sensitive aerodynamic balances and using a wind tunnel. Drag coefficients CD vary between 0.45 at a = ± 0° (fast flight of 3 to 5 m S-1) and 2.15 at a = 22° (slow flight of 0.5 m S-). Lift coefficients vary between 0.07 and 0.98 under same conditions. Even higher values can be extrapolated for lower speeds. So the trunk is able to generate a small but variable amount of dynamic lift especially at lower flight speeds. Drag of the trunk, Dtn is proportional to the 1.46 th power of flight speed, Dtr- v1. 46, indicating transient to viscous flow. Taking all effects together, the power Ptr required to thrust the trunk horizontally, is calculated as 0 < Ptr < 5.3 times 10-3 W for 0 < v < 5 m S-1. Dynamic lift Ltr of the trunk is negligible at low to medium flight speeds but nevertheless 1.5 times 10-4 N to 6 times 10-4 N (1.5 to 6 % of the total sustaining force) at 5 to 10 m S-1. Thus the wing induced lift is unburdened, which must induce a change in wing kinematics.

Kurzfassung

Mäanderartige Suchflüge, mit denen Weibchen von Scolia flavifrons (Fabricius 1748) mit variablen Fluggeschwindigkeiten Sandregionen nach Nashornkäferlarven absuchen, wurden bei Windstille gefilmt. Aus der Bildanalyse wurden die Fluggeschwindigkeit v und der Rumpfanstellwinkel a gemessen. Der Winkel a ist höher bei geringerer Geschwindigkeit v. Er bewegt sich zwischen ± 0 und + 5° bei schneller bis mittelschneller Fluggeschwindigkeit von 5-3 m s-1 und 40-45° beim Schwirrflug am Ort. Der Widerstandsbeiwert CD und der Auftriebsbeiwert CL des Rumpfes wurde abhängig von a und v beziehungsweise der Reynoldszahl Re mit empfindlichen aerodynamischen Waagen unter Benutzung eines Windkanals gemessen. Der Beiwert CD verläuft zwischen 0.45 bei a = ± 0° (rascher Flug von 3-5 m S-1) und 2.15 bei a = 22° (langsamer Flug von 0.5 m s-1). Der Beiwert CL verläuft unter den gleichen Bedingungen zwischen 0.07-0.98. Noch höhere Beiwerte können für geringere Geschwindigkeiten extrapoliert werden. Der Rumpf erzeugt somit einen kleinen, aber variablen Anteil an dynamischem Auftrieb. Der Widerstand des Rumpfes Dtr is proportional zu 1.46 ten Potenz der Fluggeschwindigkeit, Dtr= v 1.46, (Übergang zu schleichender Umströmung). Bei Einbeziehung aller Effekte berechnet sich die Leistung Ptr für die horizontale Vorwärtsbewegung des Rumpfes auf 0 < Ptr < 5.3 x 10-3 W für 0 < v < 5 m S-1. Der dynamische Auftrieb Ltr des Rumpfes ist bei kleinen bis mittleren Fluggeschwindigkeiten vernachlässigbar; bei Geschwindigkeiten von 5-10 m S-1 beträgt er aber immerhin 1.5 x 10-4-6 x 10-4 N (1.5 bis 6 % des Körpergewichts). Somit wird die Auftriebserzeugung durch die Flügel entlastet. Dies muß eine Änderung in der Flügelkinematik mit sich führen.

Keywords

Flight mechanicssearching flightflight behaviourScolia flavifronsliftdragbody angle