プロペラ

プロペラ (propeller) とは、飛行機や船などにおいて、エンジンの出力を推進力へと変換するための装置。揚力を得るための複数枚のブレード（羽根）・ブレードを支持するとともにシャフトからの出力を伝えるハブ・その他の部品によって構成される。

迎え角を周期的に変化させることが前提であるヘリコプターのローターとは、ブレードの構造など似ている部分もあるが、ピッチ関係では異なる点も多い。

船の場合は一般にはスクリューと呼ばれるが、業界用語としてはプロペラ（スクリュープロペラ）である（競艇では「ペラ」とも略される）。同じ形状でも送風、排気などの目的の場合はファンと呼ばれることが多いが、厳密な区分はない。プロペラの回転数を上げることで推力も上げることができるが、後述のように空気中でも水中でも限界がある。

理論

地上で静止しているときは、プロペラが感じる速度は回転速度だけである。しかし飛行中には、回転速度と飛行速度とをベクトル的に合成したものになる。

ねじり下げ

回転中のブレードの流れに対する相対速度は、先端ほど大きい。揚力を効率よく発生させるために、先端に行くほど各翼素の回転中の迎え角が小さくなるよう、ねじり下げがつけられている。

レシプロエンジン（ピストンエンジン）かターボプロップエンジンに取りつけて使用される（プロップ = prop はプロペラ propeller のこと）。初期のプロペラは木製だったが、戦争に飛行機が使われだすとブレードの部分を真鍮で覆って弾丸からガードするようになり、戦時中の機体にはこの仕様が多くなった。さらにやがて全体が金属製となり、可変ピッチのプロペラが後に考え出され、より効率的なものへと進歩して行った。

歴史

ジェットエンジン登場以前、飛行機の推進装置はレシプロエンジンとプロペラの組み合わせが一般的だった。二度の世界大戦を経て航空技術が大きく進歩し、機体の速度が高くなると、飛行速度と回転速度の合成であるプロペラの対気速度、特に先端での速度が音速に近づき始めた（遷音速領域）。ブレードの一部が音速を超えると衝撃波が発生し、効率が大きく低下する。そこで、プロペラ先端での合成速度が遷音速になるような飛行速度以上での飛行には、プロペラでなくジェットエンジンを使うことが一般的となっている。

ジェットエンジンは空気取り入れ口でいったん気流の速さを音速以下に下げるため、ファンやコンプレッサーブレード先端（の合成速度）が超音速となって効率が悪化することはない。

種類

ピッチが固定のものと、ピッチを変えられるもの（可変ピッチプロペラ）とに大別できる。可変ピッチのものでも、ピッチの切り替えを手動で行うものと、状態に合わせて自動的にピッチ調節がなされるものとがある。

固定ピッチプロペラ

ブレードのピッチが固定されたもの。木製や初期のアルミ合金製のものなど。竹とんぼや模型航空機用もこの類。

選択ピッチプロペラ

離陸時（低ピッチ）と巡航時（高ピッチ）の2段階や、多段階にピッチを切り替えられるようなもの。

定速プロペラ

ピッチでなく回転数を選択するもの。ピッチの調節は、回転数を保持するように自動的に行われる（プロペラガバナ（調速機）による）。選択した回転数（回転速度）を一定に保つので「定速」と呼ばれる。

可変ピッチプロペラの中には次のような機能を備えたものもある。

リバースピッチ

負の迎え角にすることで逆向きの揚力（つまり後ろ向きの推力）を発生させる機能。着陸直後にピッチをリバースにすることで着陸滑走距離を短縮できる。ジェットエンジンにおけるスラストリバーサと同様の機能。接地よりも地上数十メートル手前でリバースピッチにして急減速する操縦テクニックもある。

フェザリング

フルフェザーとも。エンジンが故障で停止したときや地上係留中など、プロペラが回転しない状態での空気抵抗を最小にするために、風とブレード面をほぼ平行に（迎え角がゼロ揚力角となるように）して固定する状態。