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ドローンの飛行原理:ドローンの基礎知識2

ドローンの基礎知識

更新日:2019年10月8日(初回投稿)
著者:ドローン検定協会株式会社 代表取締役 山下 壱平

前回は、ドローンの概要や、考慮すべき関係法令を説明しました。今回は、ヘリコプターとマルチコプターの違いや、ドローンがどのような原理で飛行を実現しているかを解説します。特に、従来のエンジンを動力としていたヘリコプターと、急速に普及が進む電気モータを動力としたマルチコプターとの構造上の違いを理解しましょう。後半では、マルチコプターを移動させるための制御方法を紹介します。

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1. ドローンが飛行できる仕組み

物が浮く現象には2つの要因が挙げられます。1つは、水や空気などの流体中で生じる浮力を起因とするもの。もう1つは、翼の上下を流れる流体の圧力差により上昇する力が生じ、揚力を起因とするものです。

ドローンは、ブレードと呼ばれる翼を高速に回転させることで、翼(回転翼)に空気が当たり揚力が生じて飛行します。市販されているドローンの多くは、電気を動力源としてブレードを回転させています。ブレードを回転させる原動機部分はロータと呼ばれています。ロータに流れる電流を調整することでブレードの回転数が変化し、揚力が変わることで自在に空中を飛行できる仕組みになっています。

マルチコプター型のドローンは、複数のロータを同時に回転させることで飛行します。このロータの数は、制御上の都合により、4つ以上の偶数で構成される場合がほとんどです。ロータが4つの機種をクアッドコプター、6つの機種をヘキサコプター、8つの機種をオクトコプターと呼びます(図1)。ロータ数が多くなるほど、制御が複雑になるため、高性能な姿勢制御装置が必要となります。

図1:マルチコプターの種類

図1:マルチコプターの種類

2. ヘリコプターとマルチコプターの違い

ヘリコプターとマルチコプターとでは、構造上大きく異なる点がいくつかあります。ヘリコプターの場合、ロータを回転させると、そのままでは反力で、機体自体がロータの回転方向とは反対方向に回転してしまいます。これを防ぐため、通常は尾翼の位置にテールロータと呼ばれる横方向の力を生じる機構を有し(図2)、機体が不意に回転してしまうことを防いでいます。マルチコプターの場合は、複数あるロータのうち、隣り合うロータを逆回転させることで、反力を打ち消しあう仕組みになっています。

図2:ヘリコプターのテールロータ

図2:ヘリコプターのテールロータ

続きは、保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

3. マルチコプターの移動原理

保管用PDFに掲載中。ぜひ、下記よりダウンロードして、ご覧ください。

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