2021年6月12日
今日の注目
今日は船、飛行機、ヘリコプターの仕組みについてです！
3分で読める本記事の構成は以下の通りです。
船の仕組み
人力で動かす手こぎ舟、風力を利用するヨット、蒸気を使う汽船、 スクリュープロペラで進む船など色々あります。
エンジンを搭載した船は、自動車などと同じように爆発の反動で推進しますが、世界中の貿易の多くが船舶で行われていることから環境問題への影響が深刻であるため、ディーゼル発電機や船のスクリュープロペラを動かす電動機を搭載した電気船も多く出ているんですね。
水中の船尾につけられたスクリュープロペラを回転させることで推進力を得る場合は、ねじがくいこみながら木材の中へ進んでいく要領で、船のサイズに合わせた大きさのプロペラを少ない燃料でゆっくりと回転させて進みます。
ウォータージェットを動力に使う場合は、吸いこんだ水をポンプで高圧にして船尾から吹き出して船を進めます。
鉄製船も木製船も大きく膨らんだ船体の中は空洞になっています。浮力の大きさは、物体の水中にある部分が押しのけた水の重さと同じ（アルキメデスの原理）なので、船下部の空洞で大量の水を押しのけて大きな浮力を発生させているのです。
船体に穴があいて水が入ると、浮力が失われて船は沈んでしまうんですね。
飛行機の仕組み
飛行機が空を飛ぶために、つばさの持つ浮く力（揚力）を利用します。
飛行機のつばさは上面のほうが下面よりもふくらんでいるので、飛行機が前に進んだ時につばさの両面で流れ方の違う空気がうまれ、長い曲がった距離を通る上面では空気が速く流れます。
速く流れる空気は遅く流れる空気よりも気圧が下がり、水も空気も気圧の高い方から低い方へと流れるので、風がとおると浮かぶための揚力が生まれるのです。
短い距離のなかで安全なスピードで離着陸をするために、離着陸の時には特に大きな揚力を出す必要があります。スピードが遅くとも十分な揚力を出すために、つばさの後ろにある部品（フラップ）でつばさの面積を増やすとともにつばさのふくらみを大きくするんですね。
飛行機は横風に弱いことから、風が吹きやすい方向に向けて着陸路を作られていて、着陸する向きや高さを微調整するために、ライトや電波信号を使ってパイロットに指示を出すのです。
飛行機はメインのつばさで揚力を生み出して浮き、プロペラやジェットで推進力を生み出して前に進みます。プロペラとジェットエンジンは機体のサイズや航路の長さに応じて使い分けられていて、プロペラはエンジンで回転して推進力を生み出し、ジェットエンジンは燃焼した空気とガスの排気で推進力を生みだします。
上空は空気が薄いので過給器を取り付けて、馬力を上げることもあるんですね。
軽量化と低燃費化を図るために、機体には軽くて強度のある炭素繊維やアルミニウム合金などの素材が使われています。
ヘリコプターの仕組み
ヘリコプターも飛行機と同様に、「揚力」「重力」「推力」「抗力」をコントロールして空を飛びます、揚力が重力より大きければ浮き、推力が機体の抗力より大きければ前に進みます。
飛行機との大きな違いは、ヘリコプターは空中で止まることができる点です。（ホバリングといいます）
前進したときの風の流れで揚力を生む飛行機に対し、ヘリコプターは飛行機の翼と同じような構造の羽を回転させて揚力を生み出すため、空中に停止した状態でも浮かんでいることができるのです。
そのため、機体幅があればどこにでも着陸可能なんですね。
参考
日本海事広報協会、Infineon、Discovery、新千歳空港ターミナルビル、2nd aviation、ユキサキnavi
