プロペラが推力を生み出すことは知っているけれど、具体的にどのようにしてそれが実現するのでしょうか？答えは比較的シンプルで、すべては「揚力（リフト）」の生成とその方向付けに関係しています。
NASAの言葉を借りると、「回転するプロペラは、プロペラの前方に自由流（周囲の空気流）よりも低い圧力を、プロペラの後方に自由流よりも高い圧力を生み出します。プロペラディスクの下流では、最終的に圧力は自由流の状態に戻ります。しかし、出口（プロペラの後ろ）では、プロペラが空気流に仕事をするため、速度は自由流よりも大きくなります。プロペラの前後の空気に対して、ベルヌーイの方程式を適用することができます。」
プロペラのねじれ
プロペラは、翼と同じように「翼型（エアフォイル）」の形状をしています。しかし、翼が垂直方向に揚力を生み出すのに対して、プロペラは前方方向に揚力を生み出します。この前方方向の揚力を「推力（スラスト）」と呼びます。（この点については、さらに詳しく説明します）
プロペラをよく見ると、ブレード（羽根）の角度が根元から先端にかけて変化していることに気づくでしょう。
プロペラがクランクシャフトを中心に回転するとき、プロペラブレードの速度は先端で最も速く、根元で最も遅くなります。1回転の間に、ブレードの先端は根元よりもはるかに長い距離を同じ時間内に移動しなければなりません。そのため、ブレード角度は根元で最も大きく、先端で最も小さくなっています。「ねじれ」を与えることで、プロペラ全体にわたって比較的均一な迎え角（Angle of Attack）を確保することができます。
もしブレード角度が全体で均一だった場合、推力や圧力には根元から先端にかけて大きなばらつきが生じてしまいます。根元では迎え角が負になり、先端ではブレード失速（スタール）が起こる可能性があります。こうした大きな迎え角や圧力差を防ぐために、ブレード角度を変化させることが非常に重要な役割を果たしているのです。
プロペラの役割は、エンジンのブレーキ馬力（BHP）を推力に変換することです。翼と同様に、プロペラもその湾曲した表面（カンバー面）に沿って空気の流れを加速させます。空気の速度が高くなることで、プロペラの前方の静圧（スタティックプレッシャー）が低くなり、これがエアフォイル（翼型）を前方に引っ張る力を生み出します。
加速についてはどうでしょうか？
飛行機を加速させるには、推力が抗力（ドラッグ）よりも大きくなければなりません。エンジン出力を上げてプロペラの回転数（RPM）を増やすことで、ブレード上を流れる空気がさらに加速され、より強い圧力差が生まれ、飛行機を前方に引っ張ります。これによって飛行機は加速しますが、利用可能な推力によって限界があります。
**L/D最大（揚力・抗力比最大）**を超えて飛行している場合、寄生抗力（パラサイトドラッグ）が増加するため、これを補うためにより多くのパワーが必要です。飛行速度が上がると、抗力も増加します。そのため、より高い飛行速度で加速するには、より多くのエンジンパワーが必要です。
プロペラ効率の影響
プロペラ効率も加速に大きく影響します。固定ピッチプロペラ（blade pitchが変えられないタイプ）の場合、効率が約80%に達すると、前方速度の増加に伴ってプロペラ効率が低下します。この高い飛行速度での効率低下は、推力と利用可能なエンジンパワーも減少させる要因となります。
この画像には、飛行機の推力（Thrust）とパワー（Power）の利用可能量に関する2つのグラフが示されています。
左のグラフ：「Thrust Available Chart」（利用可能推力チャート）
- 横軸（X軸）： 対気速度（Airspeed）[ノット]
- 縦軸（Y軸）： 抵抗（Drag）[ポンド]
- 青い線：「Thrust Available」（利用可能な推力）
- 飛行速度が上がるにつれて利用可能な推力が減少することを示している。
- 黒い曲線： 抵抗の変化を示し、速度が上がると抵抗が増加する。
- 結論： 飛行機の推力と抵抗の関係を表し、ある速度で推力と抵抗が釣り合う点が巡航速度になる。
右のグラフ：「Power Available Curve」（利用可能パワー曲線）
- 横軸（X軸）： 対気速度（Airspeed）[ノット]
- 縦軸（Y軸）： 馬力（Horsepower）
- 青い線：「HP_avail」（利用可能な馬力）
- 速度が増すにつれて、エンジンが供給できるパワーは比較的一定またはわずかに増加する。
- 黒い曲線：「HP_req」（必要な馬力）
- 速度が増すと、飛行機を維持するために必要な馬力も増加することを示している。
- 結論： ある速度を超えると、必要な馬力が利用可能な馬力を超え、加速が困難になる。
全体の要点：
- 飛行機は、推力が抵抗を上回る速度域で加速できる。
- 必要な馬力（HP_req）が利用可能な馬力（HP_avail）を超えると、それ以上の速度を出すことができない。
- これらのグラフは、最適な巡航速度や最大速度の理解に役立つ。
このようなデータは航空機の性能計算や飛行計画の設計において重要です。
プロペラの直径
理想的な世界では、可変直径プロペラが最も効率的です。低速時には大きな直径、高速時には小さな直径に調整できれば、効率的な推力を得られます。しかし、構造的な問題や制御の複雑さ、重量の増加などの理由から、可変直径プロペラは実用的ではありません。
その代わりに、ほとんどのプロペラの直径は、**低速から高速までの運用における「妥協点（ハッピーミディアム）」**を考慮して設定されています。これにより、広範囲の飛行速度において一定の推力と効率を維持できるようになっています。
まとめ
プロペラは、エンジンの馬力（ホースパワー）を推力に変換します。その仕組みは、空気を加速させ、プロペラの前方に低圧差を生み出すことです。
空気は自然に高圧から低圧へと移動する性質があるため、プロペラが回転していると、その圧力差によって飛行機が前方に引っ張られる（推進される）ことになります。
このようにして、プロペラはエンジンの力を効率的に**前進する力（推力）**に変換し、飛行機を空へと導くのです。
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