空をスイスイと飛ぶヘリコプター。
飛行機とは違って、まっすぐ上に上がったり、空中で止まったり。
前後左右にも自由自在に動けるなんて、なんだか不思議ですよね。
「ヘリコプターって、どうやって飛ぶんだろう？」 そんな疑問を持ったことがある方も多いのではないでしょうか。
この記事では、ヘリコプターが空を飛ぶ基本的な仕組みから、どうやって前に進んだり、空中でピタッと止まったり（ホバリング）できるのか。 その秘密を、一緒に見ていきましょう。
ヘリコプターの飛ぶ原理や、そのアイデアを考えた人たちのお話も交えながら、分かりやすくお伝えしますね。
ヘリコプターが空を飛ぶのはなぜ？その基本的な理由と原理
ヘリコプターがどうやって空を飛ぶのか、まずはその基本的な「ヘリコプター 飛ぶ理由」と「ヘリコプター 飛ぶ原理」から見ていきましょう。
ヘリコプターの一番目立つ部分といえば、やっぱり頭の上でクルクル回る大きな羽根、メインローターですよね。
このメインローターこそが、ヘリコプターを空に浮かび上がらせる「揚力」という力を生み出す、とても大切な部分なんです。
メインローターが生み出す「揚力」の秘密
飛行機の翼もそうですが、ヘリコプターのメインローターのブレード（羽根のことです）も、空気が流れることで上に持ち上がる力が生まれるように、特別な形をしています。
ブレードの断面を見ると、上が少し膨らんでいて、下は比較的平らな形、これを「翼型」と呼んだりします。
ブレードが勢いよく回転すると、ブレードの上側を通る空気は、下側を通る空気よりも速く流れるようになります。
すると、空気の流れが速いところは圧力が低く、遅いところは圧力が高くなる、という性質があるんです。
これはベルヌーイの定理と呼ばれるもので、結果としてブレードの上側と下側で圧力の差が生まれます。
この圧力の差が、ブレードをグイッと上に持ち上げる力、つまり「揚力」になるんですね。 「ヘリコプター どうやって 飛ぶ」かの答えの一つが、この揚力にあります。
空気を下に押し出す力と反作用
もう一つ、別の見方をしてみましょう。
回転するブレードは、たくさんの空気を下向きに押し出しています。
物を押すと、反対向きに押し返される力がありますよね。
例えば、壁を押すと壁からも押し返されるような感じです。
これと同じで、空気を下に押し出すと、その反作用として、ブレード自身、そしてヘリコプター全体が上に押し上げられる力が働くんです。
これはニュートンの第三法則、作用・反作用の法則として知られています。
これらの力が合わさって、ヘリコプターは重たい機体を持ち上げて、空に浮かぶことができるというわけです。
これが、「ヘリコプター 飛ぶ原理」のもう一つの側面です。
空中でピタッ！ヘリコプターのホバリングを支えるプロペラの仕組み
ヘリコプターといえば、空中で静止する「ホバリング」が大きな特徴ですよね。
このホバリングは、メインローターの「ヘリコプター プロペラ 仕組み」、特にブレードの角度を上手にコントロールすることで可能になります。
一体どうなっているのでしょうか。
ブレードの角度調整がカギ「コレクティブピッチレバー」
メインローターのブレードは、一枚一枚、付け根のところで角度を変えられるようになっています。
このブレードの角度のことを、専門的には「ピッチ角」とか「迎え角」と呼んだりします。
このピッチ角を調整することで、揚力の大きさを変えることができるんです。
パイロットが操作するレバーの一つに、「コレクティブピッチレバー」というものがあります。
このレバーを操作すると、全部のブレードのピッチ角が一斉に変わります。
ピッチ角を大きくすると、ブレードが空気をたくさん捉えるようになって揚力が大きくなり、機体は上昇します。
逆にピッチ角を小さくすると、揚力は小さくなって、機体は下降するんですね。
揚力と重力の絶妙なバランス
では、ホバリングはどうやって実現しているのでしょうか。
それは、コレクティブピッチレバーを細かく調整して、ヘリコプターの重さと、メインローターが生み出す揚力がちょうど釣り合うように保つことで行われます。
つまり、揚力と重力が同じ大きさになるようにピッチ角をキープするんです。
そうすることで、ヘリコプターは空中でピタッと静止できるわけですね。
ただ、実際には風が吹いていたりするので、このバランスを保つのはとても繊細な作業で、パイロットさんの高い技術が求められます。
これが「ヘリコプター どうやって 飛ぶ」の中でも、特にヘリコプターらしい動きの秘密です。
どうやって前に進むの？ヘリコプターの前進と自由自在な移動の仕組み
空中で止まれるのは分かりましたが、ヘリコプターはどうやって前に進むのでしょうか。
この「ヘリコプター 前に進む仕組み」も、やっぱりメインローターの賢い制御がポイントになります。
飛行機のようにジェットエンジンで前に進むのとは、ちょっと違うんですよ。
ローターの傾きが推力を生む「サイクリックピッチレバー」
ヘリコプターが前に進むためには、メインローターが生み出す揚力の向きを、少しだけ前に傾ける必要があるんです。
パイロットは、もう一つの大切な操縦桿、「サイクリックピッチレバー」を操作します。
このレバーを前に倒すと、メインローター全体が回転している面、これを「ローターディスク」と呼ぶことがありますが、この面が前に傾きます。
どうやって傾けるかというと、サイクリックピッチレバーを操作することで、メインローターがクルクル回っている中で、ブレードが特定の位置に来たときだけ、そのブレードのピッチ角を周期的に変えるんです。
例えば、前に進みたいときは、機体の後ろ側でブレードのピッチ角が一番大きくなって、前側で一番小さくなるように調整します。
すると、ローターディスク全体として、後ろ側でより大きな揚力が、前側でより小さな揚力が生まれることになり、結果としてローターディスク全体が前に傾く、というわけです。
揚力は常にローターディスクの面に垂直に働くので、ローターディスクが前に傾けば、揚力も前に傾きますよね。
この前に傾いた揚力には、機体を上に支える力（垂直成分）と、機体を前に進める力（水平成分、これが推力になります）が含まれています。
この水平方向の推力によって、ヘリコプターは前に進むことができるのです。
前後左右への移動も同じ原理
同じように、サイクリックピッチレバーを右に倒せばローターディスクは右に傾き、ヘリコプターは右に進みます。
左に倒せば左へ。 後ろに倒せば、なんと後ろにも進むことができるんです。
このように、メインローターの回転面を傾けることで、ヘリコプターはまるで空飛ぶじゅうたんのように、上下左右、そして前後に自由に移動する能力を持っているんですね。
「ヘリコプター どうやって 飛ぶ」か、そしてどうやって動くのか、少しイメージが湧いてきましたか。
クルクル回らないのはなぜ？機体を安定させるテールローターの重要な役割
メインローターが勢いよく回ると、その反動でヘリコプターの胴体全体が、メインローターとは反対の方向にクルクルと回ろうとする力が働きます。
これを「反トルク」とか「カウンタートルク」と呼びます。
もしこの力に対抗するものがなかったら、ヘリコプターは空中で目が回るように回転してしまって、まともに飛ぶことができません。
この問題を解決するのが、機体のしっぽについている小さなプロペラ、「テールローター」です。
メインローターの反作用「反トルク」とは
大きなメインローターが、例えば時計回りに力強く回転していると想像してみてください。
その回転力を生み出すためには、エンジンがローターに力を加えています。
作用・反作用の法則で、ローターがエンジンから力を受けて回転すると同時に、ローターもまたエンジン（つまり機体）に対して反対向きの回転力を及ぼそうとします。
これが反トルクの正体です。 この力は意外と強くて、何もしなければヘリコプターは安定して飛ぶことができません。
テールローターによる反トルクの打ち消し
そこで登場するのがテールローターです。
テールローターは、メインローターの回転面とは垂直な方向、つまり横向きに推力を発生させます。
この横向きの推力が、メインローターが生み出す反トルクを打ち消すように働くのです。
パイロットは、足元にある「アンチトルクペダル」を操作して、テールローターのブレードのピッチ角を変えます。
そうすることで、テールローターが発生させる推力の大きさを調整できるんですね。
このおかげで、反トルクをきれいに打ち消して機首の向きをまっすぐに保ったり、あるいは意図的に機首を左右に向けたりすることができるわけです。
これもまた、「ヘリコプター 飛ぶ原理」を支える大切な要素の一つです。
テールローターがない「ノーター」システムとは？
最近では、テールローターの代わりに「ノーター（NOTAR: No Tail Rotorの略です）」というシステムを使っているヘリコプターも見かけるようになりました。
これは、圧縮した空気を機体のしっぽの部分から噴き出すことで、反トルクを打ち消す仕組みです。
テールローターがあると、地上で作業している人や物にぶつかってしまう危険性があったり、騒音が大きかったりという課題がありました。
ノーターシステムは、そういった危険性を減らしたり、騒音を小さくしたりする効果が期待できると言われています。
技術の進歩で、ヘリコプターも少しずつ進化しているんですね。
ヘリコプターのアイデアはいつから？原理を考えた人たち
こんなに複雑で賢いヘリコプターの飛行原理ですが、これは一人の天才がパッと思いついたものではありません。
「ヘリコプター 原理を考えた人」についてお話しするときは、たくさんの昔の人たちの、長い間の挑戦と工夫があったことをお伝えしなければなりません。
レオナルド・ダ・ヴィンチさんの夢想「空気ねじ」
ヘリコプターのアイデアの元祖をたどると、なんとルネサンス時代に活躍した万能の天才、レオナルド・ダ・ヴィンチさんにたどり着くと言われています。
ダ・ヴィンチさんが残したスケッチの中に、「空気ねじ」と呼ばれるものがあります。
これは、大きなねじのようなものを回転させることで、空気を下に押しやって浮き上がるというもので、まさに現代のヘリコプターのメインローターの考え方の始まりとも言えるかもしれませんね。
ただ、これはあくまでアイデアスケッチで、実際に飛ぶものを作ることはできませんでした。
実用化への長い道のりと先駆者たち
ダ・ヴィンチさんのアイデアから、実際に人が乗って飛べるヘリコプターが登場するまでには、何百年もの時間が必要でした。
軽くてパワフルなエンジンがなかったり、じょうぶで軽い材料がなかったり、空気の力のこともまだよく分かっていなかったりしたからです。
20世紀に入ると、ポール・コルニュさんやルイ・ブレゲーさんといった発明家たちが、短い時間ですが、人を乗せて垂直に浮き上がることに成功する機体を作りました。
彼らの挑戦が、後のヘリコプター開発につながっていったのです。
イーゴリ・シコルスキーさんと現代ヘリコプターの基礎
そして、実用的なヘリコプターの開発に、とても大きな役割を果たした人物として、ロシア生まれでアメリカで活躍した技術者のイーゴリ・シコルスキーさんの名前がよく挙げられます。
シコルスキーさんは、1930年代の終わりから1940年代の初めにかけて、「VS-300」というヘリコプターを開発しました。
このヘリコプターは、大きなメインローターが一つと、しっぽにテールローターを持つ形で、これが今のヘリコプターの標準的な形の基礎になったと言われています。
シコルスキーさんの功績はとても大きく、「ヘリコプターの父」なんて呼ばれることもあるんですよ。
他にも、オートジャイロという回転翼航空機を発明したフアン・デ・ラ・シエルバさん（これはヘリコプターとは少し違いますが、技術の発展に役立ちました）や、名前は知られていなくても、たくさんの技術者さんたちの努力が積み重なって、今のヘリコプターがあるんですね。
まとめ 「空飛ぶ魔法のじゅうたん ヘリコプターの魅力に迫る」
さて、ヘリコプターがどうやって空を飛び、空中で止まり、そして前に進むのか、その基本的な仕組みについてお話ししてきました。
メインローターが生み出す揚力。 その揚力を上手にコントロールすることでできるホバリングや、前後左右への自由な動き。
そして、機体を安定させるためのテールローターの働き。
ヘリコプターの飛行は、たくさんの賢い技術が集まってできていることが、少しでも伝わったら嬉しいです。
「ヘリコプター どうやって 飛ぶ」というシンプルな疑問の答えは、空気の力の法則をうまく利用した設計と、それを精密に動かすメカニズム、そしてそれを操るパイロットの技術にあるんですね。
レオナルド・ダ・ヴィンチさんの夢から始まって、たくさんの人たちの知恵と努力で現実のものとなったヘリコプター。
今では、人の命を助ける救助活動や、大切な物を運ぶ輸送、ニュースの取材、空の散歩を楽しむ遊覧飛行など、いろいろな場面でその特別な能力を発揮して、私たちの生活を支えてくれています。
ヘリコプターが飛ぶ仕組みを少し知ったことで、次に空飛ぶヘリコプターを見上げたとき、また違った面白さや感動を感じられるかもしれませんね。
【免責事項】
この記事は、ヘリコプターの飛行原理に関する一般的な情報提供を目的としています。
記述されている内容は、一般的な知識や公開されている情報に基づいていますが、その正確性や完全性を保証するものではありません。
本記事に掲載されている画像は、あくまで説明のためのイメージです。細部や状況が実際と異なることがありますので、ご留意ください。
専門的な判断や具体的な航空機の操作等については、必ず専門家の指示に従ってください。
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