意外と奥が深い!? 固定ピッチと可変ピッチの仕組み

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ドローンはアームの先端に搭載されたモーターが回転し、モーターに取り付けられたプロペラが回転することで揚力を得て空中を飛ぶことができます。
このプロペラが今回の話のメインテーマとなります。

普段はあまり注目されないアイテムですが、実はこのプロペラには大きく2種類の構造があるのです。

早速見ていきましょう。

プロペラの種類について

固定ピッチ

現在、世界で活躍するドローンのほとんどは固定ピッチの機体となっている

先ほど言った2種類とは「固定ピッチ」と「可変ピッチ」になります。

初めて聞く人も多いかもしれませんが、現在の世の中に出回っているドローンは、そのほとんどが固定ピッチとなります。
この場合のピッチとは主にプロペラとピッチ角のことを指し、固定ピッチは文字通り、プロペラのピッチ角が固定されている(=変更できない)仕様になります。

固定ピッチでは、モーターにダイレクトにプロペラが付いているシンプルな構造となっている

現在のマルチローター型のドローンはモーターにダイレクトにプロペラが取り付けているシンプルな構造がほとんどで、ピッチを変えることはできません。
しかし、シングルローターのラジコンヘリなどはその主流は可変ピッチとなっています。

可変ピッチ

可変ピッチはプロペラのピッチ角を自由に変更することができ、これによってさまざまなメリットがあります。
しかし、今のところ可変ピッチを採用したドローンは多くはありません。

最近の展示会では可変ピッチを採用したドローンの展示も徐々に増えている

固定ピッチのメリットとデメリット

固定ピッチのメリットは構造がシンプルなことでしょう。
そのためセッティングも簡単で、特に部品点数の増加で自重を重くしたくない小型機には最適な構造となっています。

ただ、プロペラの回転数はモーターの回転数に依存しています。
高度を降ろす際などに、モーターの回転数を落とさないと機体が降りて来ず、モーターの回転数を落とすということは浮力がそれだけ減ることになります。
そのため、地面に向けて機体が叩きつけられたりするなど、特に降下や着陸時などには細心の注意が必要です。

固定ピッチでは、機体を降下させる際にモーターの回転数を落とすため降下率には注意する必要がある

可変ピッチのメリットとデメリット

これに対して可変ピッチは複雑な構造をしており、部品点数も多めで全体的に重量はかさばります。
また、モーターの回転数とプロペラのピッチ角の調整をしなくてはいけませんので、セッティングに関しては非常に難しくなります。

しかし、プロペラのピッチ角を自由に変えることで、降下時にモーターの回転は落とさなくても、マイナスピッチで降りてくることができます。
さらに、マイナスピッチを入れておくことで背面飛行ができるようになるなどメリットも多くあります。

可変ピッチを採用したラジコンヘリコプターのローターヘッドでメインローターのピッチ角を自由に変えることができる。

まとめ

このように一長一短ある固定ピッチと可変ピッチですが、ドローンにおいては今のところは固定ピッチがそのほとんどを占めています。

モーターを逆回転させることで、固定ピッチでも背面飛行ができるドローンも存在する

可変ピッチのメリットを差し置いても、シンプルな構造によるコスト削減が優先されるのかもしれませんし、気圧センサーなどを搭載することで、自動離着陸が可能となった現在、降下時の難しい操作も過去のものとなってきたのかもしれません。

しかし、今後産業用ドローンなどで高い飛行性能が求められた際、可変ピッチの良さが認識され、もっと注目を浴びることも十分にありえるのではないでしょうか。

 

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