航空機の仕組みを口述する：プロペラ推力の原理

飛行機のプロペラが回転することで前向きの推力が発生し、その力で飛行機は前進して、その際に主翼で発生する上向きの揚力で機体は離陸できます。この２つの力を１つのプロペラ軸を傾けることで発生させているのが、ヘリコプターに代表される回転翼機です。飛行機のプロペラには固定ピッチと定速ピッチがありますが、推力を発生させる原理は同じです。

〇プロペラの構造
〇プロペラが推力を生む原理
〇ブレード角の大小は飛行性能にどう作用するか
◎小型機の固定式プロペラの是非

プロペラは、飛行機が空中で推進する力を供給します。プロペラは、中心部に2枚かそれ以上のブレードが連結して構成されています。各ブレードは翼の形状をしており、回転翼のように作動します。プロペラが翼型をしている以上、プロペラブレードはあらゆる翼型に作用する空力学的な要素が影響します。

The propeller provides the force that the plane propels in the air. A propeller consists of two or more blades connected in the hub. Each blade has the shape of an airfoil and acts like a rotary blade. As long as the propeller has an airfoil, the propeller blades are affected by aerodynamic elements that act on any airfoil.

プロペラが空中で回転する時、プロペラブレードの前方には低圧が作り出されます。しかし翼と異なり、プロペラ先端は根本と比べてずっと高速で回転します。これを補正するため、プロペラブレードの小さなセクションは各々飛行機の回転に対して異なる角度にセットされています。これにより、プレードアングルが少しずつ減少するため、プロペラブレードは捻ったような形状を呈しています。ブレードが捻じられたため、そのプロペラは一定の迎え角を保持し、ブレード長の殆どで殆ど均一な推力をもたらします。

When the propeller rotates in the air, a low pressure is created in front of the propeller blades. However, unlike wings, propeller tips rotate much faster than at the hub. To compensate, each small section of propeller blades is set at a different angle to the airplane's rotation. The gradual decrease in blade angle resulting from this gives the propeller blade its twisted appearnce. Due to the twisted blades, the propeller retains a constant angle of attack, providing almost uniform thrust for most of the blade length.

プロペラブレードの全体的な角度が、その作動効率に影響を与えます。ブレード角度が小さなプロペラは、上昇用プロペラとして知られており、離陸と上昇で最善なパフォーマンスをもたらす一方、ハイブレードアングルのものは巡航用プロペラとして知られており、高速での巡航や高高度での飛行に順応しています。

The overall angle of a propeller's blades affects its operation efficiency. A propeller with a low blade angle, know as a climb propeller provide the best performance for takeoff and climb, while one with a high blade angle, knownas a cruise propeller, is more adapted to high speed cruise and high altitude flight.