ドローンってどうやって飛ぶの？
こんにちは、株式会社TS－SHINEの青木です。今日からブログをはじめようと思います。
日々の出来事や身の回りで起きた出来事、その他ドローンに関する知識や最新のニュースなどを更新していくのでよろしくお願いします。
今回は記念すべき第１回ということで、何を書こうか迷いましたが、とりあえず最初なので真面目な話をしようかと思います。
ドローンの基礎的な部分であるドローンの飛び方について、お話したいと思います。
皆さんは不思議に思ったことはありませんか？ドローンがどうやって飛ぶのかと。
４つのプロペラを回転させて、上下左右、あらゆる方向へ思いのままに機体を動かす。
とても不思議です。
ドローンに１番似ている乗り物で、皆さんが思いつくものといえば、やはりヘリコプターではないかと思います。
ヘリコプターもドローンも同じ動きが可能です。
滑走路を必要とせず、その場所で高くまで浮上し、前進したり、時に後進したり。
細かな違いはありますが、両者を分ける最も大きな違いとしては、プロペラにあります。
ヘリコプターの飛行方法
ヘリコプターには常に４つの力が働いています。
①揚力：ヘリコプターを上方に引っ張り、浮き上がらせようとする力
➁重力：ヘリコプターを下に引っ張る力
③推力：ヘリコプターを前に進めようとする力
④抵抗：ヘリコプターを後ろに引っ張る力
この４つの力の大きさを変える事により、上昇、前進、降下、後進、さらにはホバリング（空中停止）をすることが出来ます。
垂直上昇時 揚力＞重量
ホバリング時 揚力＝重量
垂直後退時 揚力＜重量
前進飛行時は少し違っていて、ホバリングから前進飛行に移るときには、上向きに使っていた揚力の一部をローターの回転面を前方に傾けることで、推力として
使用し前進できます。
また、このとき揚力を変化させる（増やしたり、減らしたり）ことで、前進しながら上昇したり、降下することができます。
同じ理論で、ローターの回転面を傾けることで、ヘリコプターを左右に進めたり、後進させたりすることができます。
ドローンの飛行方法
では次にドローンを空中に浮かばせるのは、何なのかと。
これはヘリコプターと同じく、プロペラが回転することで生じる「揚力」です。
ドローンの原動力とも言えるこの「揚力」を発生させているのは、プロペラの周囲の空気の流れになります。
ドローンのプロペラをよーく見てみると、全て一定の角度がついていると思います。
この角度があることによって、プロペラが回転した時の上面と下面の空気の流れるスピードに差が生まれ、上向きの力を生むように設計されているのです。
ちなみに、空中で静止する「ホバリング」の状態は、プロペラの回転により生まれる「揚力」と、機体の「重量」が釣り合うことで成り立っています。
これは先ほどもヘリコプターの際に解説した原理と一緒です。
では、プロペラ部分の最も違う部分が何なのか。
それは、プロペラの回転する方向と強さに秘密があったのです！
以下の図がドローンが飛行する際のプロペラの回転方向です。
この図を見て頂くと分かるかと思いますが、実は４つのプロペラはすべて同じ方向に回転してはいないんです。
もし全てのプロペラを同じ方向に回転させると、機体自体が回転してしまいます。
隣合うプロペラは反対方向に回転しており、これによって反トルクを相殺して安定した飛行が可能となっているんです。
じゃあ、どうやって移動するの？
プロペラが生み出す揚力によって空中に浮かぶことができるのは分かったかと思います。
では、そうやって浮遊しているドローンはどうやって自由自在に飛び回ることができているでしょうか。
その秘密はそれぞれのプロペラの回転数の制御にあります。
ドローンが前進したり、左右に動いたり、その場で旋回したりといったドローンの基本操作は、プロペラの回転数を個別に制御することによって実現されています。
前進する場合 前２つ 低速 ：後ろ２つ 高速
左に動く場合 左２つ 低速 ：右２つ 高速
旋回する場合 どちらかの対角線２つ 低速：もう一つの対角線２つ 高速
回転数の違いによって機体に傾きが生まれ、揚力の向きが真下ではなくなるため、横方向への力が生まれてくるのです。
いかがでしょうか。このほかにも違いは多々ありますが、大きな違いについて説明してみました。
