意外と知らない!? ドローンが自在に飛ぶ仕組み
みなさん、GWをいかがお過ごしでしょうか？ このブログを読んでくださっている人の中には、旅先にドローンを持っていって美しい風景を空撮してきた、なんて人もいらっしゃるでしょうね。
さて、そんなドローンですが、どのようにして飛行しているか、意外と知らない人も多いのではないでしょうか？そこで今回は「ドローンはどのように飛行しているのか」というシンプルな疑問を紐解いていきたいと思います。
ドローンが飛ぶ仕組み
一般的なドローンは、アームの先端に付いたモーターを回転させ、プロペラが回り出して飛び立ちます。それではなぜプロペラが回転するとドローンは浮き上がるのでしょうか。プロペラはよく見ると上側と下側で形状が異なっています。これにより、空気の流れる速度が上と下で変化し、そこで圧力差が生まれ、結果的に上向きの揚力が発生するのです。これによって機体は上昇することができます。モーターを速く回転させればグングン上昇することができ、回転を下げれば機体は降下することができます。
ドローンが前後左右に移動できる仕組み
それではドローンはどのようにして前後左右に移動しているのでしょうか？ ドローンの移動は、ドローン操縦者が送信機で打った指示を機体の受信機が信号として受けとり、それをESC（エレクトロニックスピードコントローラー）と呼ばれるデバイスに伝え、モーターの回転数を制御することでおこなっています。例えば、機体を前に進めたい時は進みたい方向のモーターの回転を遅くし、後ろのモーターの回転を速くします。すると機体の前後で揚力差が発生し、機体は前が低く後ろが高い「前傾」の姿勢になり、前に進むようになります。同様に、左右の移動も進みたい方向のモーター回転を遅くし、反対側を速くすることで機体が進みたい方向に傾き、移動することができるようになるのです。
ドローンが旋回できる仕組み
いわゆる「ラダー」と呼ばれる舵を打つと、機体はその場でグルグルと左右に旋回します。これは対角線上にあるモーターの回転数を変化させることでおこなうことがでいます。一般的なドローンであるクワッドコプター（モーターが4つ付いたドローン）の場合、右回転のプロペラと左回転のプロペラが2個ずつ付いています。例えば左旋回したい場合、左回転するモーターの回転数を速くし、右回転するモーターの回転数を遅くします。これによって機体は左旋回するようになります。
重要デバイス・ESCについて
前述したように、モーターの回転数はESCと呼ばれるデバイスが制御しています。ひとつのモーターにひとつのESCが付いていることがほとんどで、操縦者が打った舵を瞬時に信号として受信し、モーターの回転数を制御して機体を移動させます。このESCは「アンプ」と呼ばれることもあり、ラジコン飛行機やラジコンヘリではモーターの回転数を制御するだけでなく、さまざまなセッティングができるものまで販売されています。ESCはまさにドローンを制御する非常に重要なデバイスのひとつなのです。