小さな ヘリの 羽根は、2まい。ロビンソンR22が そうです［7］。中くらいの エアバスH145は 5まい［5］、大きな CH-53Kは 7まいです［3］。

おなじ なかまの ヘリでも ちがいます。ベル212は 2まいで、ベル412は 4まいです［3］。

羽根の かずは、てきとうに きめて いるわけでは なさそうです。なにを くらべて きめて いるのでしょう。

ロビンソンR22の羽根は2枚［7］、エアバスH145は5枚［5］、大型輸送ヘリのCH-53Kは7枚です［3］。同じ系列でも、ベル212は2枚、その4枚版がベル412という例があります［3］。

R22の2枚ローターは、羽根の付け根がシーソーのように傾く「シーソー式」で、直径は7.67メートル、最大総重量は初期型で621キログラムです［7］。日本語版Wikipediaには、シーソー型は一般に2枚の羽根に使われ、付け根が全部動く「全関節型」は3枚以上の羽根を持つという説明があります［9］。枚数は付け根のつくりとも関係しているようです。

では、枚数や大きさは、何と何を天秤にかけて決まるのでしょうか。以下の章で、その主な理由を一つずつ見ます。

ロビンソンR22のメインローターは2枚［7］、エアバスH145は5枚［5］、CH-53Kは7枚である［3］。同系列でも、ベル212は2枚、その4枚版がベル412である［3］。羽根の枚数は、機種ごとに別々の答えが出ている設計項目だと分かる。

R22はセミリジッド（シーソー式）で、直径7.67m、最大総重量は初期型で621kgだ［7］。日本語版Wikipediaは、シーソー型が一般に2枚ブレードに使われ、全関節型のローターヘッドは3枚以上のブレードを持つと説明する［9］。つまり枚数は、羽根の付け根の構造の選択とも結びついている。構造が枚数を決めるのか、枚数に合わせて構造を選ぶのかまでは、この資料からは分からない。

以下では、枚数と直径を決める条件を三つに分けて読む。羽根の長さと効率の関係、速く飛んだときの先端の速さの壁、そして枚数と振動の関係である。

ヘリは、羽根を 回して 空気を 下へ おして います。その はんたいがわの ちからで、ういて います。

すこしの 空気を 強く おすより、たくさんの 空気を そっと おす ほうが、ゆっくり とぶ ときは らくだと いわれます［3］。だから 空中で とまる ことが 多い ヘリは、大きな 円を えがく 長い 羽根を 使う ことが 多いのです。

うちわで たとえると、小さな うちわを 強く あおぐより、大きな うちわで ゆっくり あおぐ ほうが、広く 風が とどきます。ただし 本当の ヘリは、うちわより ずっと むずかしい けいさんで 作られて います。

R22の 円は、はばが 7.67メートルです［7］。おとなが 10ぽ ほど 歩く 長さです。

ヘリは、羽根で空気を下へ押し出し、その反動で浮いています。低速では、少量の空気を大きく加速するより、大量の空気を小さく加速するほうが効率がよいと説明されています［3］。だからヘリは、直径の大きなローターを使い、円盤の面積あたりの重さ（ディスク荷重）を低くします［3］。

ホバリングなど低速で飛ぶときは、一般にディスク荷重が低いほうが有利で、エンジンが止まったときの降下（オートローテーション）もしやすいとされます［4］。Wikipediaに載っている比較例を並べます。

ロビンソンR22は1平方メートルあたり約14キログラム、ベル206B3は約18キログラム、CH-47Dチヌークは約43キログラム、ティルトローター機MV-22Bは約130キログラムです［4］。数字は機体の型や重量の条件で変わるので、あくまで例です。

R22の数字は自分でも検算できます。直径7.67メートルの円の面積は約46平方メートルで、最大総重量621キログラムを割ると約13キログラムになり、資料の値に近くなります［7］。

ならば、羽根をどこまでも長くすればいいのでしょうか。ところが、速く飛ぶと別の壁が現れます。

小型機でも、なぜ数メートルもある羽根を回すのか。低速では、少量の空気を大きく加速するより、大量の空気を小さく加速するほうが効率がよい［3］。そのためヘリは直径の大きなローターを使い、ローターが描く円盤の面積あたりの重さ、つまりディスク荷重を低くする［3］［4］。ホバリングなど低速で飛ぶときは、一般にディスク荷重が低いほうが有利で、エンジン停止時の降下（オートローテーション）もしやすいとされる［4］。

Wikipediaに載っている比較例は、R22が約14kg/m²、ベル206B3が約18kg/m²、CH-47Dチヌークが約43kg/m²、ティルトローター機MV-22Bが約130kg/m²である［4］。MV-22BはR22の約9倍にあたる。数字は機体の型や重量条件で変わる例で、機種の優劣を表すものではない。

R22は直径7.67mの円の面積が約46m²なので、最大総重量621kgを割ると約13kg/m²になり、資料の約14とほぼ合う［7］（この記事の検算。資料の値と条件が同じとは限らない）。

では、ローターを大きくし続ければよいのか。直径を増やすと、先端の速さという別の壁にぶつかる。

ヘリが 前へ すすむと、羽根の 半分は 前むきに すすみます。そちらの 羽根は、回る はやさに、ヘリの すすむ はやさが たされます。さきの ほうから、音の はやさに ちかづきます［1］。

すると、ふつうと ちがう 空気の ながれ（しょうげきは）が できて、羽根を じゃまする ちからが ふえます［1］。

大きな 円ほど、ゆっくり 回しても、さきは はやく うごきます。だから 大きな ローターでは、さきの はやさを おさえる ために、回す はやさを 下げる ことが あります［2］。

ふつうの ヘリが 1時間に とべる 道のりは、300キロメートルくらいが げんかいと いわれます［1］。

前に進むとき、ローターの片側の羽根（資料では右半分）には機体の前進速度が加わり、先端から音速に近づきます。すると衝撃波が起きて、抵抗が増えます［1］。

前進側の先端の速さは、機体の速さとローターの回転による速さの和です。たとえば機体が時速250キロメートル（秒速約69メートル）で飛び、先端の回転による速さが毎秒220メートルだとすると、足して約290メートルです。音速を毎秒340メートルとして割ると、約0.85になります。これはこの記事の仮の数字による計算です。

NASAの研究には、前進側の先端のマッハ数を抑えるために、ローターの回転数を下げる設計例があります［2］。先端の速さを同じに保つなら、直径が大きいほど回転はゆっくりになります。毎秒220メートルと仮定すると、直径7.67メートルは1分間に約550回転、直径約18メートルは約230回転と計算できます。実際の回転数は機種で違います。

同じ研究では、前進側先端のマッハ数を下げるためにローターを遅くしたとき、効果の大半は最初の20〜30%の下げ幅で得られたと報告されています［2］。翼つきの機体の研究なので、普通のヘリにそのまま当てはまるとは限りません。

ヘリの最高速度は、理論上400キロメートル毎時程度、実用機では300キロメートル毎時程度が上限とされています［1］。長くも速くもできないとき、残る手は羽根の数です。

ヘリが前進すると、ローターの片側では前進速度が羽根の速さに加わり、先端から音速に近づいて、衝撃波と抵抗の増加が起きる［1］。反対側（後退側）では対気速度が低く、揚力を保つために迎角を大きくするが、あるところで失速する［1］。速度を上げるほど、この二つが壁になる。

前進側先端の対気速度は、機体の前進速度と回転による速さの和である。たとえば機体が250km/h（約69m/s）で飛び、先端の回転による速さが220m/sだと仮定すれば合計は約290m/sで、音速を340m/sとするとマッハ約0.85になる（この記事の仮定による計算）。

NASAの研究には、前進側先端のマッハ数を抑えるためにローターの回転数を下げる設計例がある［2］。先端の速さを一定に保つなら、回転数は直径で決まる。先端が円周を毎秒220mで進むと仮定して、直径7.67mでは1分間に約550回転、直径約18mでは約230回転になる（この記事の計算。実際の回転数は機種ごとに異なる）。大きなローターが遅く回るのは、先端の速さの上限を守るためと読める。

同じNASA Amesの高速複合ヘリの設計研究では、ローターを遅くする効果の大半が、前進側先端マッハ数の最初の20〜30%の低下で得られた［2］。翼つきの複合ヘリの結果で、普通のヘリの一般則とは言い切れない。

ヘリの最高速度は、理論値で400km/h程度、実用機で作れる上限は300km/h程度とされる［1］。直径も回転も増やせないとき、残る調整手段は枚数と配置である。

羽根を 長く しても、はやく 回しても 足りない とき、羽根を ふやす ほうが あります。はねが 多いと、1まいを 小さく したまま、ぜんぶの 広さを ふやせると いわれます［10］。

H145は、4まいから 5まいに かわりました。ゆれが へり、にもつも 150キロほど 多く つめるように なりました［5］。のった 記者は、空中で とまって いる ときの ゆれが ごく わずかだったと、つたえています［6］。

ただし、ふやせば いつも いい わけでは ありません。羽根の 広さを ふやすと、空気から うける じゃまも ふえると いう けんきゅうも あります［2］。

重い機体は大きな揚力が必要ですが、直径にも先端の速さにも上限があります。そこで枚数を増やすと、羽根1枚を小さいままにして、ローター全体の面積を増やせると解説されています［10］。枚数が多いほど振動の周波数が高くなり、滑らかで静かになるという説明もあります［10］。学習サイトの解説なので、目安として読みます。

実例がエアバスH145（日本ではKHI製のBK117 D-3）です。4枚だったローターが、新設計の5枚ローターになりました。羽根の付け根に軸受けを持たない「ベアリングレス」という方式で、低振動化と整備性の向上が実現したと、メーカー側は発表しています［5］。最大離陸重量は3,700キログラムから3,800キログラムになり、有効搭載量は約150キログラム増えました［5］。

操縦した記者は、ホバリングとホバータキシーが驚くほど滑らかで、振動はごくわずかだったと報告しています。羽根は従来より短く、小さな格納庫にも収まる大きさだと書かれています［6］。

ただし枚数は多ければよいわけではありません。NASAの設計研究では、羽根の面積（弦の長さ）を増やして羽根1枚の負担を下げると、羽根の抵抗（プロファイルパワー）が増えました［2］。枚数、弦の長さ、半径は、揚力の分け合い方と抵抗の折り合いで決まります。複合ヘリの研究なので、条件つきの結果です。

では、枚数をいくら増やしても足りない重い荷物は、どう運ぶのでしょうか。

重い機体は大きな揚力を要するが、直径にも先端の速さにも上限がある。そこで枚数を増やすと、羽根1枚を小さく保ったまま、ローター全体の面積を増やせるという解説がある［10］。枚数が多いほど振動の周波数が高くなり、滑らかで静かになるとも説明される［10］。操縦学習サイトの解説なので、ここでは一つの説明として紹介する。

実例がエアバスH145（日本ではKHI製BK117 D-3）だ。4枚から新設計の5枚ブレード・ベアリングレス・ローター（羽根の付け根に軸受けを持たない方式）になり、メーカー側の発表では、低振動化と整備性の向上が実現した［5］。最大離陸重量は3,700kgから3,800kgになり、有効搭載量は約150kg増えた。4枚機の5枚への改修も可能とされる［5］。

操縦した記者は、ホバリングとホバータキシーが驚くほど滑らかで、振動はごくわずかだったと報告し、羽根は従来より短く、小さな格納庫に収まる大きさとも書いた［6］。ただし、羽根の長さの数値は資料にない。

枚数を増やすことには代償もある。NASA Amesの設計研究では、羽根の面積（弦長）を増やして羽根の負荷を下げると、羽根の抵抗（プロファイルパワー）が増えた。逆に弦長を小さくして負荷を高めると、機体の揚抗比は上がった［2］。枚数・弦長・半径は、揚力の分担と抵抗の折り合いで決まるという読み方になる。複合ヘリの結果で、条件つきである。

枚数を増やしても足りないほど重い荷物を運ぶ機種は、さらに別の手を使う。

ふつうの ヘリは、おしりに 小さな ローターが あります。大きな 羽根を 回すと、ヘリの からだが はんたいに 回ろうと するので、それを おさえる ためです［3］。

チヌークは ちがいます。3まいの 羽根の ローターを、前と 後ろに 2つ つけて います。2つは はんたいに 回るので、おしりの ローターが いりません［8］。

その ぶん、ぜんぶの ちからを もちあげる ことに 使えます。おもい にもつや 長い にもつを はこぶ ときに、つごうが いいと いわれます［8］。

ふつうの単一ローターのヘリでは、メインローターの反作用で機体が逆に回ろうとします。尾部の小さなテールローターが横向きの力を出して、それを打ち消します［3］。

CH-47チヌークは、3枚羽根のローターを前後に二つ持ち、互いに逆向きに回ります。反作用がたがいに打ち消されるので、テールローターが要らず、全部の出力を揚力と推進に使えます［8］。重い荷物や長い荷物の輸送に有利とされます［8］。

チヌークのディスク荷重は、先に見たとおり約43キログラム毎平方メートルです［4］。羽根の枚数だけでなく、ローターの数や配置も、重さを円盤の面積に分ける手段の一つだと読めます。

こうして見ると、枚数と大きさは、先端の速さ、円盤の面積、振動、構造の四つを天秤にかけた結果のようです。

単一ローターのヘリでは、メインローターの反作用で機体が逆回りしようとするため、尾部の小さなテールローターが横向きの力を出して打ち消す［3］。

CH-47チヌークは、3枚ブレードのローターを前後に二つ持ち、互いに逆向きに回す。反作用が相殺されるのでテールローターが要らず、全出力を揚力と推進に使える［8］。重い荷物や長い荷物の輸送に有利とされる［8］。直径は各約18mとされるが、これは検索抜粋に基づく値である。

チヌークのディスク荷重は約43kg/m²で［4］、枚数だけでなく、ローターの数と配置も、重さを円盤の面積に分ける手段の一つと読める。

ここまでの流れをまとめる。直径と回転数は、先端の速さの上限に縛られる。枚数は、羽根1枚の大きさ、振動、抵抗の折り合いで選ばれる。それでも足りなければ、ローターの数や配置まで変える。

ヘリの 写真や 空を とぶ すがたを 見たら、羽根の かずと、ヘリの 大きさ、ローターが いくつ あるかを 見て みましょう。

ひろい 公園や 校庭で、R22の 円の 大きさも 感じられます。7.67メートルは、子どもの 歩はば（およそ 50センチ）で 15ぽ くらいです。足もとに 目じるしを おいて、円を 思いうかべて みましょう。車や 人の 近くでは しないでください。

くわしく 知りたい 人は、ヘリを つくる 会社の H145（BK117 D-3）の お知らせに、5まいローターの ことが のって います。

空や写真でヘリを見たら、羽根の枚数、機体の大きさ、ローターの数を見比べてみてください。大きく重そうな機体ほど枚数が多いか、別の工夫があるか、自分の目で当てはめられます。写真は、日本語のニュースや図鑑で十分です。

広い公園や校庭では、R22の円の大きさを歩いて測れます。直径7.67メートルは、子どもの歩幅（約50センチ）なら15歩ほどです。1畳を1.62平方メートルとすると、円の面積約46平方メートルは、畳28枚分ほどに当たります。足もとに目印を置くか、白線を使って大きさを思い描いてみます。車や人の近くでは行いません。

メーカーの発表では、川崎重工のH145（BK117 D-3）の受注ニュースに、5枚ブレードのローターで低振動化と整備性の向上を実現したと書かれています［5］。

空や写真でヘリを見たら、羽根の枚数・機体の大きさ・ローターの数・用途を見比べる。小型機は2枚、輸送機は多枚数かタンデム、という予想が当たるか、日本語のニュースや図鑑の写真で確かめられる。

広い公園や校庭で、R22の円の大きさを歩いて測ることもできる。直径7.67mは、歩幅50cmの子どもで約15歩である。1畳を1.62m²とすると、円の面積約46m²は畳約28枚分にあたる。車や人の近くでは行わない。

一次資料としては、NASA AmesのYeoによる高速複合ヘリの設計研究［2］が、先端のマッハ数・羽根の負荷・抵抗の関係を数値で示している（英語、複合ヘリが対象）。メーカー側の情報は、川崎重工によるH145（BK117 D-3）の発表［5］が日本語で読める。