ドローンの種類と飛ぶ仕組み【小型無人航空機】

ドローンが飛ぶ仕組みを知っていますか？

基礎的なことですが、ドローンを飛ばすなら知っておく必要がありますよね。

この記事ではドローンが飛ぶ仕組みなどを書いていますので、良かったら読んでいってくださいね。

ドローンの名称はあくまでも通称？

世間でドローンと呼ばれている物は国土交通省の正式名称とは違います。

国土交通省での正式名称は「小型無人航空機」 であり、英語では「SUAS 」（ス モール・アンマンド・エアクラフト・システム）と言います。

一般的に呼ばれている「Drone（ドローン）」 の名称は、飛行中のプロペラの音が雄バチの羽音に似ていることから、英語の「雄バチ」を意味する Drone が使われるようになったと言われていますよね。

飛行原理の前に少し「小型無人航空機」についての説明です。

知ってるよ～って方は下にスクロールしてください。

無人航空機の定義

国土交通省が定義する無人航空機はつぎの3点です。

ただし、上記に当てはまるものでも「100g 未満」のものは無人航空機ではなく「模型航空機」に分類され、航空法の対象からは外れることになります。

また「無人航空機」の定義において必ずしもGPS 等の衛星捕捉センサーの積載は必須ではありません。

無人航空機の種類

主な3種類の無人航空機を紹介します。

マルチコプター型

羽が4 枚・6 枚・8 枚などで飛行するもので、一般的に「ドローン」と聞いてイメージする人が多い機種ですね。

羽の枚数が多いほど大型化し、ペイロード（積載重量）が増加します。

写真のように腕がたくさんついているタイプもあります。

シングルローター型

ローターが1 枚で、主に農薬散布用で使用されているものが多い機種です。

ヘリコプターが小さくなった感じ。

固定翼型

固定した翼で、マルチコプター型やシングルローター型よりも長く飛行できますが、空中での停止（ホバリング）などは機能的に出来ないものが多い機種です。

飛行機ラジコンとかが該当しますね。

ドローンが飛行する原理・仕組み

マルチコプターが飛ぶ仕組み

一般的なドローンと聞いて想像すると思う腕が4本あるドローンで説明しますね。

プロペラを回転させると隣接するプロペラは逆方向、相対するプロペラは同方向に回転を行います。

このプロペラの回転を全て時計回りに回転させた場合、機体は半時計方向に振られてしまい直進することは出来ません。

隣接するプロペラが逆方向に回ることにより、お互いの力（カウンタートルク）を打ち消して飛行しているのです。

ちなみに浮くためのプロペラが1つしかないヘリコプターは機体後部のプロペラで横方向の回転を抑えて直進して飛べるようになっています。

国民的アニメの猫ロボットが使う、あのアイテムは横方向の回転を抑えることが出来ないので、厳密には直進できません。

モーターの回転速度を制御する

ドローンは操作電波を受け取るとモーターの回転数を制御します。

どのモーターに回転数の上げ下げの信号を送るかによって、機体の進行方向や動作が決まってくるのです。

例えばモーターが全て同じ速度で回転を上げれば機体は上昇するし、モーターの回転数に強弱があれば前後左右の進行や旋回をします。

ドローンを前進させたい場合

機首側の回転を下げて後部側の回転を上げる。

ドローンを左に移動させたい場合

機体左側の回転を下げて、右側の回転を上げる。

ドローンが飛ぶ原理

ここからは航空力学になってきます。

固定翼機体（飛行機型）の場合、ジェットエンジンなどが発生させる推力により風を発生させ、主翼を揚力によって浮かせることによって、機体を浮かせ推力で前進させます。

ドローンやヘリコプターのように機体上面にプロペラが装着されている機種は、回転するプロペラそのものが揚力を発生させ、機体を浮かせます。

プロペラの上面では気圧が低くなり下面では気圧が高くなるため、プロペラ自体が浮遊し 、機体を浮かせることが出来るのです。

まとめ

ドローンが飛ぶ仕組みと原理について説明しました。

基本的にはドローンのモーターの回転数を上下させて前進や横移動、旋回といった動きをしているのです。

飛ばす際にそこまで気にして飛ばしている人は少ないと思いますが、少し間違えれば大きな事故にも繋がるので、ドローンが何故飛ぶのかや仕組みを覚えておきましょう。

安全なドローン飛行をみんなが行い、これ以上規制が厳しくならないようにしたいですね。