推進

推進とは、押すまたは引くことの任意の組み合わせによって力を発生させ、物体の並進運動を修正することです。物体は通常、剛体（または関節式剛体）ですが、流体が関係する場合もあります。^{[1]この用語は、}前または前方を意味するラテン語のproと、駆動するを意味するpellere という2 つの単語に由来しています。^[2] 推進システムは、機械的動力源と、推進装置（この動力を推進力に変換する手段）で構成されます。

ギターの弦をはじいて振動移動を引き起こすことは、技術的にはギターの弦の推進力の一種です。人間の筋肉は指先を推進すると考えられていますが、この語彙では通常表現されません。重力場の中を移動する物体の動きはその場の影響を受け、いくつかの基準フレーム内では物理学者は重力場が物体に力を生み出すと言いますが、深い理論的理由から、物理学者は現在、重力によって形作られた時空を自由に移動する物体の曲線の軌跡を、推進力の影響を受けない物体の自然な動きと見なしています（この見方では、落下するリンゴは推進力を受けていないと考えられていますが、地面に立っているリンゴの観察者は地球の表面の反作用力によって推進力を受けていると考えられます）。

生物学的推進システムは、動物の筋肉を動力源として、翼、ひれ、脚などの肢を推進装置として使用します。技術的システムでは、エンジンまたはモーターを動力源（一般にパワープラントと呼ばれる）として使用し、車輪と車軸、プロペラ、または推進ノズルを使用して力を生成します。モーターを車軸、車輪、またはプロペラに接続するには、クラッチやギアボックスなどのコンポーネントが必要になる場合があります。技術的/生物学的システムでは、人間または訓練された動物の筋肉の働きを利用して機械装置に動力を供給する場合があります。

高速で発射される弾丸などの小さな物体は発射体と呼ばれ、高速で発射され、多くの場合弾道飛行する大きな物体はロケットやミサイルと呼ばれます。

回転運動に影響を与えることも技術的には推進力の一種ですが、自動車整備士は会話の中で、エンジンシリンダー内の高温ガスがピストンを推進し（並進運動）、ピストンがクランクシャフトを駆動し（回転運動）、クランクシャフトが車輪を駆動し（回転運動）、車輪が自動車を前進させる（並進運動）と表現することを好むかもしれません。日常会話では、推進力は回転や振動などの局所的に含まれる運動形態よりも空間的な変位と強く関連しています。別の例として、回転する 野球ボールの内部応力により、野球ボールの表面は正弦波またはらせん状の軌道に沿って移動しますが、このような内部力がなければこのような動きは起こりません。これらの力はニュートン力学の推進力の技術的な定義を満たしていますが、この言語では一般的には語られません。

航空機の推進システムは、通常、航空機エンジンと、プロペラや推進ノズルなどの推力を生成する手段で構成されます。

航空機の推進システムは、2 つのことを実現する必要があります。まず、推進システムからの推力は、航空機が巡航しているときに航空機の抗力とバランスをとらなければなりません。次に、航空機が加速するためには、推進システムからの推力が航空機の抗力を超えなければなりません。推力と抗力の差が大きいほど、つまり過剰推力が大きいほど、航空機はより速く加速します。^[2]

旅客機や貨物機などの一部の航空機は、その寿命のほとんどを巡航状態で過ごします。これらの航空機では、過剰な推力よりも、高いエンジン効率と低い燃料消費が重要です。推力は移動するガスの量と速度の両方に依存するため、大きな質量のガスを少し加速するか、小さな質量のガスを大きく加速することで、大きな推力を生み出すことができます。プロペラとファンの空力効率のため、大きな質量を少し加速する方が燃料効率が良く、貨物機や旅客機では高バイパスのターボファンとターボプロップが一般的に使用されています。^[2]

戦闘機や実験用高速航空機などの一部の航空機では、急加速し、高速に伴う高い抗力を克服するために、非常に高い余剰推力が必要となる。これらの航空機では、エンジン効率よりも高い推力が重要である。現代の戦闘機は通常、低バイパスターボファンにアフターバーナーが追加されている。将来の極超音速航空機は、何らかのタイプのラムジェットまたはロケット推進を使用する可能性がある。^[2]

地上推進とは、通常は輸送の目的で、地面に沿って固体を推進するメカニズムです。推進システムは、標準的な用途では、エンジンまたはモーター、ギアボックス、車輪と車軸の組み合わせで構成されることがよくあります。

マグレブ（ mag netic levitationに由来）は、車輪、車軸、ベアリングなどの機械的な方法ではなく、磁気浮上を使用して磁石で車両を吊り下げ、誘導し、推進する輸送システムです。マグレブでは、磁石を使用して揚力と推力の両方を生み出し、車両をガイドウェイから短い距離だけ浮かせます。マグレブ車両は、車輪付きの大量輸送システムよりも滑らかで静かに動き、メンテナンスの必要性が少ないと言われています。摩擦に依存しないということは、加速と減速が既存の輸送手段をはるかに上回ることができることも意味しているとされています。浮上に必要な電力は、全体のエネルギー消費量の中で特に大きな割合を占めるわけではなく、他の高速輸送手段と同様に、 使用される電力の大部分は空気抵抗（抗力）を克服するために必要です。

船舶の推進力は、船舶を水上で移動させるための推力を発生させるために使用されるメカニズムまたはシステムです。一部の小型ボートではパドルと帆がまだ使用されていますが、現代の船舶のほとんどは、モーターまたはエンジンで回転するプロペラ、または頻度は低いもののジェット ドライブではインペラで構成される機械システムによって推進されます。海洋工学は、船舶の推進システムの設計に関する分野です。

蒸気機関は船舶の推進に使用された最初の機械式エンジンであったが、より高速な船舶では、2ストロークまたは4ストロークのディーゼルエンジン、船外機、ガスタービンエンジンにほとんど置き換えられた。蒸気を生成する原子炉は軍艦や砕氷船の推進に使用されており、商用船舶の動力源として利用する試みもあった。電気モーターは潜水艦や電気ボートで使用されており、エネルギー効率の高い推進力として提案されている。^[3]液化天然ガス（LNG）燃料エンジンの最近の開発は、低排出ガスとコスト上の利点により認知されつつある。

宇宙船の推進とは、宇宙船や人工衛星を加速するために使用される方法です。さまざまな方法があります。各方法には欠点と利点があり、宇宙船の推進は活発な研究分野です。ただし、今日のほとんどの宇宙船は、超音速のラバルノズルを通じて、非常に高速で機体の後部からガスを噴射することによって推進されます。この種のエンジンはロケットエンジンと呼ばれます。

現在の宇宙船はすべて、打ち上げに化学ロケット（二液推進剤または固体燃料）を使用していますが、一部の宇宙船（ペガサスロケットやスペースシップワンなど）は、第1段で空気吸入式エンジンを使用しています。ほとんどの衛星は、軌道保持のためにシンプルで信頼性の高い化学スラスタ（多くの場合、一液推進剤ロケット）またはレジストジェットロケットを備えており、姿勢制御に運動量ホイールを使用するものもあります。ソビエト圏の衛星は数十年にわたって電気推進を使用しており、西側諸国の新しい地球周回宇宙船は、南北の軌道保持と軌道上昇に電気推進を使い始めています。惑星間輸送体もほとんどが化学ロケットを使用していますが、イオンスラスタとホール効果スラスタ（2つの異なるタイプの電気推進）を使用して大きな成功を収めたものもあります。

ケーブルカーは、ケーブルを利用して車両を一定の速度で引っ張ったり降ろしたりするさまざまな輸送システムです。この用語は、これらのシステム上の車両も指します。ケーブルカーの車両にはモーターやエンジンがなく、車外のモーターによって回転するケーブルによって引っ張られます。

動物の移動とは、動物が自ら推進する行為であり、走る、泳ぐ、跳躍する、飛ぶなど、さまざまな形で現れます。動物が移動する理由はさまざまで、餌や配偶者、適切な微小生息地を探す、捕食者から逃れるなどです。多くの動物にとって、移動する能力は生存に不可欠であり、その結果、選択圧が移動する生物が用いる移動方法や機構を形作ってきました。例えば、長距離を移動する渡り動物（キョクアジサシなど）は通常、単位距離あたりのエネルギー消費が非常に少ない移動機構を備えていますが、捕食者から逃れるために頻繁に素早く移動しなければならない非渡り動物（カエルなど）は、エネルギー消費は大きいが非常に速い移動をしていると考えられます。動物の移動に関する研究は、通常、バイオメカニクスのサブフィールドであると考えられています。

移動には、摩擦、抗力、慣性、重力を克服するためのエネルギーが必要ですが、多くの場合、これらの要因のいくつかは無視できます。陸上環境では重力を克服する必要がありますが、空気の抗力はそれほど問題になりません。ただし、水中環境では、摩擦 (または抗力) が大きな課題となり、重力はそれほど問題になりません。自然な浮力を持つ動物は垂直位置を維持するために多くのエネルギーを費やす必要はありませんが、中には自然に沈むものもあり、浮かんでいるためにエネルギーを費やす必要があります。抗力は飛行中にも問題となる可能性があり、鳥の空気力学的に効率的な体型がこの点を強調しています。ただし、生物が空気よりも密度を低くすることはできないため、飛行は水中での移動とは異なる問題を引き起こします。陸上で移動する手足のない生物は、しばしば表面の摩擦に対処しなければなりませんが、通常、重力に対抗するために多大なエネルギーを費やす必要はありません。

ニュートンの運動の第3法則は、動物の移動運動の研究で広く使用されています。動物が静止している場合、前進するためには何かを後ろに押す必要があります。陸生動物は固い地面を押す必要があり、泳ぐ動物や飛ぶ動物は流体（水または空気）を押す必要があります。^[4]移動中の力が骨格系の設計に及ぼす影響も重要であり、移動と筋肉生理学の相互作用も、移動の構造と効果器が動物の動きをどのように可能にするか、または制限するかを決定する上で重要です。

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• ウィキメディア・コモンズの推進力に関するメディア

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• ピカリング、スティーブ (2009)。「推進効率」。60のシンボル。ノッティンガム大学のブレイディ・ハラン。