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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。

◆ 飛行機のプロペラ

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)。

◇ 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。2度の世界大戦を経て航空技術が大きく発展し機体の速度が大きくなると、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の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

大きく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)とに分けられる。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。

; 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。

◇ ブレード

  材料

初期の固定ピッチプロペラでは中実の木製だった。その後アルミニウム合金を鍛造したもの(中実)が主流となり、一部には鋼製の中空ブレードも存在した。複合材料の発展にともなって繊維強化プラスチックなどが使用されてきている。

  形状

誘導抗力を低減し、効率よく揚力を得るためにアスペクト比が大きい細長い翼形状となっているものが多い。大出力エンジン用のプロペラの場合、ソリディティを大きく取るため幅の広い(コードの長い)ものや、衝撃波の発生を遅らせるために後退角を付けたものも見られる。

根元付近は回転速度が遅く揚力が小さく(揚力は速度の2乗に比例する)、それよりも曲げやねじりのモーメントや遠心力(いずれも根元ほど大きい)に耐えることが要求されるため、断面形状は円形に近いことが多い。ただし、根元にはカフスと呼ばれる整形用の覆いを取りつけることもある。

  枚数

基本的に、プロペラブレードの枚数はエンジンの出力によって決まる。低出力のエンジンには少ない枚数の、大出力エンジンには多数のブレードをもつプロペラが装備される。特に大出力のエンジンに対しては2重反転プロペラを使用することもある。

だいたいの目安としては小型機の場合(日本ではセスナ社のものが有名)エンジン出力200馬力以下のレシプロエンジンなので、2 - 3枚程度。10人乗り程度の中型機(低出力ターボプロップ)や第二次世界大戦時の戦闘機(大出力レシプロエンジン)など1,000馬力クラスでは3 - 4枚程度。旅客機や爆撃機(ターボプロップや星形大出力レシプロエンジン)など2,000馬力を超えるようなものに対しては4枚以上。

  防氷・除氷

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