機体フレームとプロペラ【ドローン自作講座】

ドローンのフレーム

モーターや制御用の基盤類、バッテリー電源を乗せる骨組みをフレームといいます。フレームの材質はカーボンであり丈夫さと軽さが両立されています。

ドローンのフレームサイズ

※赤い線：フレームサイズ　/　青い丸：モーター取り付け位置

ドローンのプロペラ

ドローンと聞いて最初にイメージするパーツはプロペラではないでしょうか？プロペラはモーターの回転を揚力という、機体を浮上させる力へ変換する役割を担っています。

モーターがプロペラを回転させるパワーをトルクと呼びます。そして、モーターのトルクにより使用できるプロペラが異なります。プロペラの性能次第でドローンの飛行特性が決まりますし、好みの飛び方に変えることが可能となります。

プロペラのサイズ

プロペラのサイズは直径で表され、単位はインチが一般的です。

プロペラの素材

プロペラ素材にはナイロングラスファイバーポリカーボネイトがあります。

ナイロングラスファイバーは固く風の抵抗による変形が少ないといった特性がります。そのため、モーターからのパワーがダイレクトに飛行に反映されるため、飛行スピードを求める場合に有効な選択となります。ただし墜落の衝撃で折れやすいのが難点といえます。

ポリカーボネイトは柔軟性があるため折れにくいのが特徴です。ナイロングラスファイバー製よりも軽量で燃費（電池の消費）効率が良いといった長所もあります。ただし、急激な旋回などプロペラに負荷がかかる場面では機敏性に欠けるといった短所もあります。

プロペラの枚数

一般的にドローンには2枚から4 枚の羽根が付いたプロペラを使います。フレームサイズや形状、モーターパワーなどとの関連もありプロペラの枚数だけで飛び方が決まるわけではありません。プロペラの羽根が何枚だとどんな飛び方をするといった定義は難しく、その機体ごとにどんな飛び方になるのかを試さなければなりません。

あえてプロペラの枚数による違いだけで、ドローンの飛行がどのようになるのかを挙げてみると以下のようになります。

プロペラのピッチ

プロペラのひねり具合をピッチと呼びます。ピッチの違いによりプロペラが一回転するときに進む距離が異なります。

ピッチが大きい（ひねりが大きい）ほど推進力が増しますが、その分モーターのトルクが大きくなければなりません（モーターは低回転タイプほどトルクが大きくなります）。

トルクの大きなモーターは高回転型ではないため、取り付けられるプロペラのピッチが大きくなければ推進力を得られません。モータートルクがあればプロペラピッチが大きくても十分プロペラを回す力を得ることが出来ます。トルク重視のモーターは低回転型なのでピッチの小さなプロペラでは推進力が生まれません。

反対に高回転型のモーターほどトルクは小さくなるため、プロペラのピッチは小さいものを選択します。

プロペラのスペック表記

プロペラのスペック（仕様）は「3040」とか「4×5×4」といった形式で表記されます。

参考：プロペラにはこんなにたくさんの種類があります

プロペラはサイズ、羽根の枚数、色、形状等たくさんの種類があります。販売店を少しのぞいてみましょう。鮮やかなものが多く興味津々です。MakerFireのプロペラ売り場