最近気になる用語 302
ハイブリッド型ドローン
学会誌「冷凍」に掲載された記事を集めました。
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空中を自在に飛行できるドローン．もはや知らない人はいないと言っても過言ではない．ドローンの安定した飛行は
ジャイロセンサーとプロペラの制御にある．プロペラは必ず偶数個が取り付けられ，ひとつのプロペラにひとつのモー
ターが付いており，それぞれの回転を個別に制御することができる．隣接するプロペラは回転方向が逆方向になってお
り，プロペラで生じる回転力の反作用を打ち消しあっている．
ドローンの姿勢制御は，たとえばホバリングのとき，ジャイロセンサーで機体の傾きや回転を検知し，検知されたセ
ンサーからの信号によってモーターの出力をフィードバック制御する．急に風にあおられても直ちに水平姿勢にもどる
ので安定した飛行を維持できるのである．ドローンを移動させたいときは， 進行方向側のモーターの回転数を下げ，反
対側のモーターの回転数を上げる．そうすることで機体は傾き，進行方向に進むことができる．この傾いた姿勢を維持
するのもジャイロセンサーとプロペラの制御である．
通常のドローンはリチウムイオンバッテリーに蓄えられた電力を動力源にしている．蓄えることができる電力には限
りがあるので1 回の飛行は15 ～ 20 分と短時間である．エネルギーの密度としては単位体積，単位重量あたりのどちら
をとってもガソリンの方がリチウムイオンバッテリーよりも有利である．ガソリンエンジンで発電し，プロペラのモー
ターを駆動して飛行することも考えられるはずである．しかし，エンジンを搭載するとエンジンの振動が前述のジャイ
ロセンサーにノイズ成分として入力されてしまう問題がある．ノイズ成分の影響を受けにくくするためには，ジャイロ
センサーの感度を下げる必要があるが，感度を下げると姿勢を素早く立て直すことができなくなるので，強い風にあお
られると墜落してしまうのである．この問題を解決すべく，きわめて振動の小さなツインクランク対向ピストンエンジ
ンを搭載したドローンが開発されている．右にイメージ図を示す．
二つのピストンに挟まれた空間が燃焼室である．ピストン～クラン
クシャフト，発電機まで完全に左右対称で，動作・回転方向が正反
対なのでお互いに振動を完全に打ち消しあう構造になっている．こ
のきわめて独創的なエンジンを搭載したドローンは，ハイブリッド
カーにたとえればシリーズハイブリッドと同様のシステム構成に
なっている．荷物を積んだ状態で1 時間以上の飛行が可能で，飛行
時間が大幅に伸びている．
ガソリンと農薬の補給を終え，農家の軒先から飛び立ち，そして
自動で畑に農薬を散布する．このようなハイブリッド型ドローンの
姿が見られるのもそう遠くないように思える．
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