プロペラの形状について

質問

はじめまして、私は今卒業研究で人力飛行機のプロペラについて研究しています
今は模型を作るとこまでいきました

そこで質問なのですが
現在私たちが作成した模型のプロペラ（特に羽の部分）の形状は
竹とんぼのような長方形をねじった形になっています
しかし、模型飛行機なども見ていると
プロペラの形状は楕円のような感じの板をねじったものばかりです

楕円のような形をねじることでどのような利点があるのでしょうか？
竹とんぼをみていると長方形でも推力は十分得られると思うのですが。

回答No.4

watercolors

ねじりは、プロペラは回転しますから、どこでも同じ角度では、根元と先では一回転で進む距離が変わってしまいます。
根元の角度は強く先端にいくに従って角度は緩くなります。

形状は、どれくらいの回転数にするか、直径はどの程度かなど色々なファクターで変わってきますね。
高回転型では、根元の幅が広く先端が細いもの。
高トルクで低速で回すなら、先端の幅が広い扇型のもの。

長さが無限大なら翼端は無視出来て矩形でもいいでしょうが、有限の長さでは誘導抵抗を無視出来ず、そうもいきません。
楕円は、主翼でもそうですが、理論的には効率の良い形と言われています。

人力飛行機なら関係ないでしょうが、レシプロ機では、プロペラの先端は音速を超えるような物もあり、その場合は、音速域を考慮した形状が求められます。

回答No.3

YAMAHE

翼端に生じる抵抗が 違ってきます
楕円の翼端の方が 抵抗が少ないので 効率が良くなります

回答No.2

Kon1701

ヘリコプターのローター、細長く、長方形に近い形のものが多いですね。竹とんぼと似ている、ともいえます。模型ではプロペラに近いものもありますが・・・。
ところで、ローターとプロペラ、似てはいますが別のものです。ローター、回転はしていますが、飛行機の主翼に相当するものです。推力ではなく、揚力を得ます。
専門家ではないので長方形と楕円の違いについては説明できませんが、竹とんぼとプロペラの比較、これは別のものを比較しているわけです。プロペラ、模型用も実機用も楕円形なので、やはり理由はあるのでしょうね。

回答No.1

neKo_deux

> 楕円のような形をねじることでどのような利点があるのでしょうか？

ある程度の速度で回転する場合、プロペラの形状によっては空気の乱流を生じ、推進の【効率】が落ちます。

> 竹とんぼをみていると長方形でも推力は十分得られると思うのですが。

竹とんぼはとりあえず飛び上がることが目的ですから、こういう無駄は普通気にしません。
あるとすると、竹とんぼの飛行時間とかを競うようなケースとか。
飛び上がるには十分な推力だが、記録を出すには不十分です。

プロペラの効率という意味ですと、競艇で使うプロペラについて調べると面白いかも。
競艇では、プロペラの近傍で水流にムラが生じ、圧力が下がって気泡(キャピテーション)が発生すると、プロペラが水をかけずに空回りし、効率が極端に落ちる現象が発生します。
こちらの対策として競艇選手ごとに支給品を独自のプロペラの形状に変形させるって事が認められており、技術面での競争とか、派閥とかがレース結果に表れます。

キャピテーションは水中だと分かりやすいですが、空気中でも同じ事で、圧力が下がって真空に近い状態が生じれば、真空中では推進力を得る事は困難です。

お礼

空気の流れより効率が落ちてしまうのですか。
そしてそれにより推力の効率が落ちてしますのでね

お早い回答ありがとうございます
これを参考にもう一度検討してみようと思います