推力のソースを表示

'''推力'''（すいりょく、'''スラスト'''、{{lang-en-short|thrust}}）とは、
# [[建築]]で[[アーチ]]の支点を外側に押し広げようとする[[鉛直]]方向の[[力 (物理学)|力]]。
# [[機械]]などで[[軸 (機械要素)|軸]]方向に働く力
# 移動する物体（[[走行]]物体や[[飛行]]物体 等々）を進行方向に推し進める[[力 (物理学)|力]]のこと<ref name="hp">平凡社『世界大百科事典』 第2版 「推力」</ref>。「推進力」とも。

本項では3について記述する。

== 概説 ==
さまざまな説明のしかたがある。ひとつには「[[抗力]]と[[慣性力]]の和に相当する」とされる<ref name="hp" />。

[[自動車]]や[[粘着式鉄道]]などの車両の場合は、[[タイヤ]]と[[道路|路面]]、あるいは[[輪軸 (鉄道車両)|車輪]]と[[軌条]]の間の[[摩擦]]力を利用して得る<ref name="hp" />。

それ以外の[[航空機]]・[[宇宙機]]では、推進装置によって[[流体]]を後方へ[[加速]]することで、その[[反作用]]を利用し発生する（一般に、後方へ向けて、前進速度以上に加速する）<ref name="hp" />。力の発生機構と伝達という点に着目すると、[[プロペラ機]]の場合は、[[原動機]]で発生させた力を軸経由で[[プロペラ]]へ伝えることで推力を発生させており、[[ジェットエンジン]]や[[ロケットエンジン]]の場合はそれ自体が直接的に推力を発生させている<ref name="hp" />。

== 航空機 ==
[[File:Forces2.gif|thumb|right|200px|飛行時に機体に働く力。Weight [[重力]]、Lift [[揚力]]、'''Thrust 推進力'''、 Drag [[抗力]]]]
<!--[[ファイル:Aeroforces.svg|thumb|250px|飛行機に働く力]]-->

[[固定翼機]]は、[[プロペラ]]を回転させて空気を動かすか、[[ジェットエンジン]]（や[[ロケットエンジン]]）からの排気ガスを飛行方向とは逆向きに噴射することで、前方推力を生み出す。この前方推力は、「空気の[[質量]]」に「気流の平均[[速度]]」を乗じたものに比例する。可変ピッチプロペラのブレードを逆ピッチにしたり、ジェットエンジンを[[逆噴射]]させたりすることで逆推力を起こし、着陸後のブレーキの効きをよくすることができる。[[回転翼機]]や[[推力偏向]]の[[航空機の離着陸方法#STOVL|V/STOL機]]では、エンジンの推力で機体の重量を支え、その推力の一部を前後に向けて前進速度を制御する。

[[ロケット]]の質量は、燃焼室からロケットエンジンの[[ノズル]]を通って加速された排気質量の運動量が変化する時間率と大きさが等しく逆向きの推進力で前方に進む。これは、ロケットに対する排気速度 × 質量が放出された時の時間率 であり、数学的に表すと：

{{Indent|<math>T=v\frac{dm}{dt}</math>}}

ここで：

*''T'' = 生み出された推力（力）
*<math> \frac {dm} {dt} = </math> 時間に対する質量の変化率（燃料の燃焼率）
*''v'' = 排気速度

である。

もちろん、「ゆっくり打ち上げる」のは非常に効率が悪いため、打ち上げ時の推力はその重量に充分な余裕を加えたものより大きくなければならない。
<!--
Of course, for a launch the thrust at lift-off should be more than the weight, and with a fair margin, because a "slow launch" would be very inefficient.
-->

[[スペースシャトル]]では、推力1.8[[ニュートン (単位)|MN]]の[[SSME|メインエンジン]]が3つ、推力14.7MNの[[固体ロケットブースタ]]が2つ、合計した推力は34.8MNである。打ち上げ時の質量2,040,000kgは20MNの重量に相当する。

また、[[セルフレスキュー用推進装置]] (SAFER) には、それぞれ3.56Nのスラスタが24個設けられている。

空気吸入の分野では、[[ラジコン|無線操縦]]機用のジェットエンジン AMT-USA AT-180 の推力は 90N (20Lb<sub>f</sub>) ある<ref>{{cite web
| url = http://usamt.com/Mel/comm/comm_products.html
| title = AMT-USA jet engine product information
| accessdate = 2006-12-13
}}</ref>。[[ボーイング777]]-300ER に搭載されているエンジン [[GE90]]-115B は、「世界最強の商業用ジェットエンジン」として[[ギネス・ワールド・レコーズ]]に認定されていて、試験出力は 569kN (127,900Lb<sub>f</sub>) である。

== 水中動物の推力 ==
動物学者によると、水中を[[移動運動|移動]]する動物が推進力を得る方法は2種類あるという
<ref name="sportsdousagaku">石井喜八,西山哲成編『スポーツ動作学入門』市村出版, 2002 p.120</ref>
。

1つめはジェット噴射推進に相当するもので、後方の[[水]]を急激に押し、その反動で前進する方法<ref name="sportsdousagaku" /> 。その典型は[[イカ]]や[[タコ]]の急発進で、足を膨らませたマント状にして水をいっぱい取り込んでおいて、その水を一気にしぼり出し、その反動で前進する<ref name="sportsdousagaku" />。

2つめの方法は体幹の後部を屈曲・伸展させることで斜め後方の水を蹴る方法<ref name="sportsdousagaku" />。これは別の言い方をすると、身体のいっぽうの側面あたりの水に自身の身体の側面を衝突させ、衝突させた側の水圧を高く、反対側の水圧を低くすることによってそれらの水圧差を抗力として用い、身体の身長方向の力の[[分力]]によって前進する、という方法だということになる<ref name="sportsdousagaku" />。典型的なのは[[魚]]の腹から[[尾びれ]]までの左右の動き、あるいは魚の[[背びれ]]の（うねうねした）動き、また人間や他の動物の泳ぎ方である<ref name="sportsdousagaku" />。[[クジラ]]や[[イルカ]]は尾びれを上下にあおって推進力を生み出す<ref name="sportsdousagaku" />。

== プロペラ船 ==
[[File:Cavitating-prop.jpg|thumb|right|200px|水中で回転し推力を生んでいるプロペラ。[[キャビテーション]]が生じると推力が減少してしまう。]]
様々な[[艦船]]で多様な推進装置が用いられているが、代表的なものに[[スクリュープロペラ]]（プロペラ）を用いるプロペラ船がある。これは、プロペラを回転させ、水を後方に加速して（蹴って）推力を得る方式である。
<!--{{要出典}}推力の大きさはプロペラを通して流れる水における[[運動量]]の変化の合計に等しく、向きは反対である。-->
[[原動機]]で発生させた力を[[プロペラシャフト|シャフト]]でプロペラに伝え、プロペラが水を後方に押しその[[反作用]]を推力とする。原動機の発生させた力が全て推力になるわけではなく、プロペラが生じさせる[[水流]]は[[らせん]]状の[[渦]]でねじれが生じており、推力になるのは原動機の発生させた力の一部である。
{{-}}

== 帆船 ==
[[ファイル:Yacht-Closehold-Force.PNG|thumb|right|260px|[[ヨット]]にはたらく力の分析]]
[[帆船]]の場合はいささか複雑である。帆船などでは[[風]]の力を推力の源とする。ただし風の力と言っても、真の風に、船の進行によって逆向きに生じる進行風が合成され《[[みかけの風]]》が発生する。その《みかけの風》をセイルが受け、その結果セイルは[[迎え角]]に応じて斜め方向の力を発生させ、その力を帆柱などに伝え船体が受ける。その力は進行方向からずれた斜め方向になっているが、その力のうち船体の横方向の成分は船体側面やキール（[[竜骨 (船)|竜骨]]）が水から受ける抗力によって差し引き減少させ、船体の縦方向の成分を推力として前方へ進む。

== 出典 ==
{{Reflist}}

== 関連項目 ==
*[[推力重量比]]
*[[推力偏向]]
*[[比推力]]
*[[スラスター]]

== 外部リンク ==
* {{Kotobank}}

{{航空機用ガスタービンエンジンの構成要素}}
{{Normdaten}}
{{DEFAULTSORT:すいりよく}}
[[Category:流体力学]]
[[Category:力 (自然科学)]]