クワッドローター

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クワッドローター機の例
DJI社のPHANTOMシリーズ)

クワッドローター、または、クワドローター: quadrotor)、クワッドコプター: quadcopter)は、離陸・推進に4つの回転翼を用いる、航空機、ないし小型無人機の総称である。

なお、有人のものは実用化された例が無いため、クワッドローターといえば基本的に無線操縦する無人機タイプ、すなわち4モーターのマルチコプターを指す。

名称[編集]

「4」を意味する"quad-"または"quadro-"、「回転翼」を意味する"rotor"、そしてヘリコプターという言葉を組み合わせた名称となっており、幾通りかある。

日本語 英語
クワ(ッ)ドローター quadrotor
クワ(ッ)ドローター・ヘリコプター quadrotor helicopter
クワ(ッ)ドコプター quadcopter
クワ(ッ)ドロコプター quadrocopter

概要[編集]

無人タイプ[編集]

1980年代に名古屋大学で電動式のクアッドコプターの開発が進められた[1][2]。当時はまだ蓄電池の容量が少なかったので外部から電力を給電する有線式だった。その後、1989年7月にキーエンスからジャイロソーサーが発売された。これを嚆矢として徐々にクワッドコプターが普及し始める。当時はジャイロスコープはモーターでコマを回転させる形式で2000年代以降にマルチコプターが普及した背景にはスマートフォン等に使用されるMEMSジャイロスコープ加速度センサーが大量生産されて廉価になったことによる副次的な恩恵を受けたことが挙げられる。

2010年にParrot社が4モーターのクアッドコプター「AR.Drone」を発売した。それまで、もっぱら産業機器であったドローンが一般人でも簡単に入手、飛行させられるというインパクトは大きく、大ヒット商品となった。

この一件の後、DJI社をはじめとした各社が6モーターや8モーターのマルチコプターと比べたときのモーター数が少ないことによる機体軽量化のメリットが生じ、(安価に製作可能であったり、少ないバッテリーで航続距離を伸ばすことが可能であったりすること)に注目しクアッドローターの開発に参入、市場が拡大。

クアッドローターがホビー用として確固とした地位を築く一因となった。また、こうした理由から、今日のクアッドコプターはホビー用普及帯モデルに多い。

進行方向は、固定ピッチの回転翼の回転数を変えて、発生する推力トルクを変更することにより制御するものが多いが、可変ピッチ回転翼によって推力を変更して制御するタイプもある[3]​。

有人タイプ

4つの回転翼揚力を生み出すため、マルチローター機、回転翼機に分類される。回転翼を用いるという意味ではヘリコプターに分類されることもある。

有人クワッドローターの歴史は古く、幾度となく軍事兵器として研究されてきた。ヘリコプターの黎明期である1907年にBreguet-Richet Gyroplaneの飛行が試みられた。1922年にはde Bothezat helicopterの飛行が試みられた。その後も1958年にカーチス‐ライト VZ-7や1963年にX-19、1966年にダクテッドファンを装備したX-22が開発された。1994年3月7日に日本航空協会の公式試験で人力ヘリコプターであるYURI-Iが高さ20cm、滞空時間19.46秒の飛行に成功した。

今日でもクアッド・ティルトローターやクワッドローターに良く似た外観を持つ8ローターの有人機[4]が研究されているが、既存のヘリコプターと比べて部品数が多くなり、動力を伝達する機構が複雑になる事などから実用性には乏しく性能、製造にかかるコストいずれも劣ることから実用化には至っていない。

ドローンの安全性[編集]

ローター4つの内、一系統でトラブルが発生しただけで墜落に繋がる[5]ため安全性が要求される空撮分野等の産業用途では、ローター数を6つや8つに増やしたマルチコプターを利用するのが望ましい[6][7]

しかし、どんなにローター数を増やしても、無線操縦である以上、ECMのような妨害電波を受けると墜落を避けられない[8][9]。これには、事前に設定したフェイルセーフの機能による自動着陸や、事前の機体の軽量化などで被害を抑えるくらいの対抗手段しか無い[8]

主な用途と製品例[編集]

競技向け機体の例
  • 空撮向け
    • DJI - PHANTOMシリーズ、INSPIREシリーズ
    • Parrot - Bebopシリーズ、AR.Droneシリーズ
    • Walkera - Aerial Drones(Voyager 3、Scout X4、QR X350)
  • 競技向け(クワッドレーサー)

法規制[編集]

条例等[編集]

法律の他にも地方公共団体の定める条例により、飛行が禁止される場合もある。

ギャラリー[編集]

脚注[編集]

  1. ^ 丹羽昌平, 杉浦一郎. "VTOL 実験機とその制御" 計測と制御 25.8 (1986): 729-736.
  2. ^ ダクテッドファン形VTOL実験機
  3. ^ スティングレイ500 フルセット”. CJ Youngblood Enterprises. 2016年5月17日閲覧。
  4. ^ 全自動飛行可能でパイロット不要の1人乗りマルチコプター「EHANG184」を中国のドローンメーカーが発表”. GIGAZINE. 2016年5月18日閲覧。
  5. ^ 4モーターが危険な理由”. 株式会社 0. 2016年5月17日閲覧。
  6. ^ 8モーターが安全な理由”. 株式会社 0. 2016年5月17日閲覧。
  7. ^ 6モーターは危険?安全?”. 株式会社 0. 2016年5月17日閲覧。
  8. ^ a b マルチコプタージャマーについて”. 株式会社 0. 2016年5月17日閲覧。
  9. ^ GPS Jammer の脅威”. PAUI 株式会社. 2016年5月17日閲覧。
  10. ^ プレスリリース:レーサードローン製品発売のお知らせ(Adobe PDF) (PDF)”. 株式会社ジーフォース. 2016年5月16日閲覧。

関連項目[編集]

外部リンク[編集]