【ドローンの基礎】プロペラの枚数はナゼ4枚なの?【イラスト解説】

ドローンの基礎

こんばんは!家電ブロガーのリョウタです。

 

現在、市販されている主流のドローンと言えば、4つのプロペラと4つのローター(モーター)で構成されている機体。

 

こんなイメージではないでしょうか?

 

 

「そもそもドローンって、なぜ複数のプロペラが必要なのか?」

 

今回の記事を読むことで、ドローンのプロペラ枚数が4枚になった理由が理解できます。

イラスト付きですので解りやすく読めます。

 

それでは見ていきましょう。

どうぞ(^^)

 

 

【ドローンの基礎】プロペラの枚数はナゼ4枚なの?

ドローンと言えば4枚のプロペラと4つのローターで構成されています。

 

複数枚のプロペラで構成された機体を、見た目だけで『ドローン』と呼んでいますが・・・

ドローンだと思っていたその機体は、実はドローンではないかもしれません。

 

まず重要な事から伝えますと、

 

プロペラの枚数によって『ドローン』と区別される訳ではなく、その判断基準はGPS等で自立飛行が可能かどうかです。

人がスマホやコントローラー(プロポ)を使って操作しコントロールする機体は、実はドローンではなく『マルチコプター』が正解です。

 

とはいえプロペラの枚数が4枚以上で構成されている機体なら、全てひっくるめてドローンと呼ぶ傾向が強い印象です。

この記事内でも一応、『ドローン』と呼び方を統一しますね(^^)

 

「プロペラの枚数はナゼ4枚になったのか?」

 

ドローンのプロペラが複数枚で構成されている理由は2つあります。

 

まず理由の1つ目としては、

複数のプロペラとローター(モーター)で構成すると、誰でもカンタンに『安定した飛行』が実現可能です。

解りやすい例を挙げると、シングルローターのヘリコプターのコントロールは激ムズ。(ホバリングはかなりの練習が必要)

それに比べて、ドローンの場合はいきなりホバリングできちゃいます。(コントロールも容易)

 

 

そして2つ目の理由は、

4枚のプロペラと4つのローター(モーター)で構成された機体は、ドローンのなかでは最も部品点数を減らせる構造です。

ゆえに、4枚のプロペラと4つのローター(モーター)で構成されたポピュラーなドローンこそが一番シンプル。構造をシンプルにすることでランニングコストを抑える目的もあげられます。

 

 

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ローターの回転方向と速さ【安定飛行】

ドローンは複数のプロペラとローター(モーター)で構成されています。

この構造は安定飛行には絶対不可欠、ぶっちゃけ誰でもカンタンにドローンを飛ばすことが可能。

 

ちなみに、知ってますか?

ドローンは構成されているプロペラの枚数によって呼び方が変わるんですよね。

 

オーソドックスな4つのローターで構成されているドローンは『クアッドコプター』とも呼ばれています。

 

安定飛行の仕組みとは?

隣り合うそれぞれのローター(モーター)が逆回転することにより、安定した飛行が実現可能になります。

 

安定飛行の仕組み【回転方向】

 

【イラスト参照】

①と③のプロペラが右回転なら②と④は左回転で『反転トルク』を打ち消して機体を安定させている。

 

動きの仕組み【ローターの速さ】

 

【イラスト参照】

ドローンはローターの回転数により前後左右や回転ができる仕組み。

イラストはラダー(回転)をするときのローターの回転速度を現しています。②と④のローター回転数が①と③の回転数を上回ると時計回りに回転します。

 

 

前進(ピッチ)➡前方側の回転は遅い、後方側の回転数を上げる(後退ならその逆)

右移動(ロール)➡右側の回転は遅い、左側の回転数を上げる(左移動ならのそ逆)

 

つまり、ドローンはローターの回転方向で機体を安定化していて、回転数を変化させることによりピッチ・ロール・ラダーと動作をしています。

 

ジャイロモーメント【反転トルクを打ち消す】

ドローンに搭載されているプロペラは、ある程度の質量のある高速回転体です。

 

回転させるとジャイロモーメントが発生します。

ジャイロモーメントとは回転力(Ω)と回転物の長さ(L)を掛けた数値です。

 

回転力(Ω)×回転物の長さ(L)=ジャイロモーメント(T)の値

 

ローターが空中に浮いた状態のドローンは、プロペラの回転方向とは逆回りに回転する力(ジャイロモーメント)が発生します。

隣り合うそれぞれのモーターが、回転方向を右回り左回りと互い違いに回転させることで、ジャイロモーメント(反転トルク)を打ち消しあい機体を制御し安定させることができます。

 

部品点数を減らしコスト削減【効果あり】

ドローンと一口に言っても、その種類はさまざまです。

 

プロペラが4枚:クアッドコプター(X4)

 

プロペラが6枚:ヘキサコプター(Y6)

 

プロペラが8枚:オクトコプター(V8)

 

現在市販されているドローンの主流と言えば、4枚のプロペラが装備されているクアッドコプターです。

4枚のプロペラという事は、モーターも4個でスピードコントローラーも4個で済みます。

単純にプロペラ数が増えれば、構成される部品点数も増えます。

 

ヘキサコプター(Y6)であれば各種部品は6個づつ必要。

 

オクトコプター(V8)の各種部品に関しては、クアッドコプター(X4)の倍必要です!

 

比べてもらうと一目瞭然。

部品点数が一番少ないのはクアッドコプターです。

 

ご存じのとおり、部品点数が少なければ故障個所が減り、さらにメンテナンスに関しても楽になるメリットがあります。

さまざまな観点からもコスト削減に繋がりますね。

クアッドコプターが一般的に普及した理由は、メンテナンスも容易でお財布にも優しくコストが掛かりにくい点ではないでしょうか。

 

現在はクアッドコプターが主流

現在市販されている多くのドローンは、クアッドコプターが主流です。

クアッドコプターとは、4枚のプロペラと4つのローター(モーター)で構成されているドローンです。

 

3つのイラストの中で、一番見慣れているのはどのドローンですか?

 

アルファベットのXみたいにローター(モーター)が配置され、4枚のプロペラで構成されている『クアッドコプター』が一番見慣れていませんか?

 

その他、市販されているドローンはプロペラを6枚(2重反転プロペラ)のヘキサコプターやプロペラを8枚搭載したオクトコプターがあります。

 

 

ローター数とローターの配置がアルファベットに似ていることから・・・

✅ クアッドコプター➡X4

✅ ヘキサコプター➡Y6

✅ オクトコプター➡V8

 

と呼んだりもします。

他にもI4とかI8も存在するようですが、あまりメジャーではありません。

XパターンやVパターンが一般的な理由はドローンの特徴でもある『カメラ』の搭載位置にも関係しています。

カメラは通常は前方の開けた位置に装備されます。(Iパターンとかだとプロペラが邪魔になる)

 

 

僕が一番伝えたいこと【まとめ】

最後まで読んでいただき、ありがとうございました。

現在市販されているドローンは、4枚のプロペラと4つのローターで構成されたクアッドコプター(X4)が主流です。

誰でもカンタンに飛ばせて、安定飛行ができる点は最大のメリットです。

ローター(モーター)がアルファベットのXみたいに配置された機体である、クアッドコプター(X4)は最もオーソドックスでメジャーなドローンです。

やはり『安定飛行・メンテナンス性・コスト』を踏まえると、部品点数が最小で構成されている『クアッドコプター(X4)』が最も扱いやすいドローンだと断言できます。

 

では(^^)