人力飛行機
また、これまで人力飛行が行われていなかった国でも開発が行われるようになった。2008年には韓国空軍士官学校が人力飛行機の開発に着手し、翌2009年12月に290000ドルを費やした人力飛行機、スカイ・ランナー(Sky Runner)を完成させ、飛行に成功した 他、2012年からは競技会が開催されている。2009年、中国の模型飛行機製造会社OXAIが人力飛行機、MOZI(墨子)の開発に成功、翌2010年の第33回鳥人間コンテスト選手権大会に出場した。同じく2009年、オランダで人力飛行機が開発され、初飛行に成功。2012年の第35回鳥人間コンテスト選手権大会にはこの設計者が来日し、日本人ボランティアと共に製作した機体が出場した。
2012年にはイギリスで新たな人力飛行機競技会、イカロスカップが開催され、翌2013年のイカロスカップ2013は人力飛行機競技会としては初のFAI公認大会となった。
日本では1977年から始まった讀賣テレビのバラエティ番組「鳥人間コンテスト選手権大会」において人力飛行機による記録更新が進み、1986年には人力飛行機専門の部門「人力プロペラ機部門」が開設された。1986年に512mであった優勝機の飛行距離は、1992年には2kmを超え、1996年には10km目前に迫った。1998年には23.6kmを記録して会場である琵琶湖の対岸に到達するに至った。
記録は更に伸び、2003年には3チームが20km超の飛行を実現し、優勝機は彦根市から琵琶湖大橋までの34.6kmを飛行した。その後、ルール改正により折り返しによる距離計測が認められるようになり、2008年には36kmの飛行が実現した。2006年からは従来の飛距離を競う部門の他に速度を競う「人力プロペラ機タイムトライアル部門」が開設された。 速度と機動性が問われる競技であり、2012年に閉回路飛行速度日本記録を樹立した機体は2010年の「人力プロペラ機タイムトライアル部門」の優勝機である。 2019年現在、「人力プロペラ機ディスタンス部門」と「滑空機部門」が行われている。最高記録は、「人力プロペラ機ディスタンス部門」で第42回大会の60㎞、「滑空機部門」で第35回大会の501.38mである。
平地からの離陸が必要なFAIスポーツ規定に則った日本航空協会(JAA)公認日本記録も更新された。1990年に日本大学理工学部航空研究会(NASG)が開発したMÖWE-VI改がストークBの記録を超える3708mを記録し、FAIスポーツ規定を満たす日本初の記録樹立となった。1992年にヤマハ発動機の同好会、エアロセプシーが開発した極楽とんぼが4437mを記録した。次の記録更新は2003年、再びエアロセプシーが開発した新しい極楽とんぼで10881mを記録した。翌2004年には2003年の鳥人間コンテストで琵琶湖大橋に到達した優勝機であるメーヴェ20が11874mを記録した。現在の記録は2005年にはメーヴェ21記録した49.172kmである。一方、女性部門では1992年にチーム アクティブ ギャルズが119.045mを22.02秒で飛行し、日本初の女性パイロットによるFAIスポーツ規定を満たす記録樹立に成功。その後1997年にお茶の水女子大学と早稲田大学の同好会、お茶の水人力飛行機研究会が開発したゼフィルースβが直線飛行距離1004.25m、滞空時間3分3秒の記録を残し、現在の女性部門における日本記録となっている。 また、周回飛行速度記録は2012年に技術者によるチーム、Team'F'が開発したNextzによって日本記録樹立に成功した。
クレーマー賞や世界記録への挑戦も行われている。Flugantsがクレーマー・マラソン賞への挑戦を表明し、日本記録を二度更新しているヤマハ発動機の同好会・チーム エアロセプシーがダイダロスを超える世界記録への挑戦を続けている。またNASGも度々世界記録に挑戦しており、2005年の日本記録樹立後も2010年に挑戦している。直線飛行距離のみではなく周回路飛行距離記録への挑戦も行われており、2009年に東北大学Windnautsが琵琶湖で挑戦し、2012年には日本大学が霞ヶ浦での挑戦を計画していた。この他、周回路速度記録の日本記録を樹立したTeam'F'が世界記録を目標に活動を続けている。
20世紀末に近づいた頃から、固定翼機以外の人力機の可能性も検討されはじめた。ここではそれらを別にまとめて扱う。
1980年にシコルスキー人力ヘリコプター賞が設定された。これに初期に挑み大きな成果を残したのは、米国のカリフォルニア州立ポリテクニック大学のグループと、日本の内藤晃を中心とした日本大学のグループで、主要な記録としては、前者は「ダビンチIII」が1989年に7.1秒間・20cmの浮上に成功、後者は「YURI-I」が。
その後21世紀に入り、2012年にはメリーランド大学のガメラ2(Gamera II)が1分を超える滞空に成功した。そして、2013年6月13日にカナダのトロント大学から生まれたベンチャー企業、エアロヴェロ(AeroVelo)が開発したアトラス(Atlas)が到達高度3.3m、滞空時間64秒の飛行を成功させ、シコルスキー賞は彼らにより獲得された。
なお、鳥人間コンテストにおいて2001年〜2003年の3回ほど「人力ヘリコプター部門」が存在していたことがあったが、同コンテストのレギュレーションでは人力ヘリコプターはほとんど全く現実的でないこともあり、過去に存在した「コミックエントリー」における、パラシュート的な造形物により滞空時間を少々稼ぐもの、という程度の機体(?)にとどまっていたため、記録も初回のものが最も長く、回を重ねるにつれ滞空時間が短くなっている。
2010年にはトロント大学の学生チームにより開発された人力オーニソプター、スノーバードが自動車による牽引で離陸後、はばたきにより19.3秒の継続飛行に成功した。
人力飛行機は競輪選手並動力を用いているため、低出力での飛行を可能にする低抵抗で軽量な機体が望ましいが、低抵抗に仕上げるための空力的要請と軽量に仕上げるための構造的要請が相反することがしばしばある。
多くの人力飛行機は、主翼、フレーム、プロペラ、コクピット(操縦席)、尾翼に分かれ、その他に機体を操作するための操舵系とプロペラに回転力を伝達する駆動系が存在する。またさらに細かく見ると、主翼は単葉の高翼式(コックピットの上部に主翼がある形態)で、プロペラは単発のトラクター(牽引)方式であることが多い。これは世界記録保持機であるダイダロスの構造に倣っていることが多いためである。本項ではダイダロスを模した人力飛行機に用いられる構造を中心に詳述する。
主翼の構造は大きく主桁、リブ、外皮の3つに分けられる。これらの構造で主翼が生じる空力の作用に耐え、主翼の機能を維持しなければならない。主翼に生じる揚力、抗力はそれぞれ上下、前後方向への曲げの荷重を発生させる。また揚力、抗力の分布によりねじりの荷重が発生する。これらの荷重は同じ主翼であっても迎角や速度によって異なる大きさとなるため注意が必要である。人力飛行機に用いられる材料は軽量で弾性率の低い物が多く、検討が不十分であったり、想定を超える状況下に置かれた場合では、空力による主翼の変形で飛行に必要な空力特性を維持できず飛行の継続が困難となり、顕著な場合では変形が発散し主翼が破壊され、飛行中であれば墜落に至る。
主翼にエルロンやスポイラーを設置する機体があるが、構造的に主翼は剛性が低い傾向にあるため、それらの操舵面の設置によりエルロン・リバーサルのような直接的問題、あるいは可動部設置による剛性低下のような間接的問題を生じる可能性がある。またエルロン装備機では翼幅が大きいためアドバース・ヨーを生じやすく、過去の実験ではエルロン操舵時にアドバース・ヨーモーメントの発生が確認されており、操縦者の意図通りに機能するとは限らない。そのため比較的翼幅が短く、操縦性が求められる機体以外ではあまり用いられない。
また、誘導抗力の低減を狙ってウィングレットを装備している機体もあるが、装備した場合の重量増と得られる効果の兼ね合いが不明(解析が困難)なため各チームの裁量で決められているのが現状である。
なお、主翼は非常に大きいため、保管、運搬のために数枚に分割できるよう設計されていることが多い。この際、分割により応力の伝達が途切れるため、接続部では応力伝達を考慮した構造が求められる。特に応力外皮構造ではねじりの荷重を負担する外皮が途切れることになるため、注意が必要である。
主桁は揚力を発生する主翼の構造を支持する部品であり、これが折損すると飛行不能となり、飛行中であれば墜落する。従って、十分な強度が要求されるが、強度を求めて重く作ると飛行機全体の重量過多を招き、飛行が困難となる。また強度と同時に主翼の剛性も担う。初期の人力飛行機ではスプルース、バルサ、合板などの木材が用いられていたが、CFRPが入手しやすくなると木材に取って代わるようになった。一部では、ボックス構造にした木材を使用している団体もある。
ダイダロスを模した機体では主桁にはCFRPパイプが用いられる。主桁となるCFRPパイプは主翼で生じる曲げとねじりの両者の荷重を負担する。ダイダロスを含め、多くの場合CFRPパイプは繊維方向が揃った炭素繊維の層を重ねて構成されている。炭素繊維の繊維方向によって強度、剛性が異なるため、必要な強度、剛性を得るために積層構成が工夫される。長手方向に対して45°の繊維がパイプのねじりの荷重を受け持ち、0°の繊維がパイプの曲げの荷重を受け持つので、CFRPパイプの主桁はねじりを受け持つ±45°(あるいは±40°)の層を基礎として揚力による曲げが働く上下方向に0°の層を特に多く重ねた積層構成が採用される。 主桁は機体を飛行させるための全揚力を支える構造物であるため、比較的重い部品となる。そのため主桁を軽く作るために後述する張線を用いることがある。
リブはその主翼の翼断面形状の小骨である。これを主桁に通し、平行にして何十枚も組み合わせることによって翼断面形状を保持、翼面からの荷重を主桁に伝達する。かつてはバルサなどの木材の棒材を翼型の形状に曲げた枠の内部を筋交いを入れたものが用いられ、必要があれば桁との間にも筋交いを入れて面外への変形を防いでいた。1980年代以降はリブに押出しポリスチレンやビーズ法発泡スチロールの板材を採用する機体が多い。発泡プラスチック製のリブを採用する場合はかつてのリブのように筋交いが入れられることは少ないが、剛性を高めるためにバルサやCFRPなどで端面の補強がなされる。主翼の翼型は、低抵抗かつ高揚抗比の層流翼型DAEシリーズ、Wortmann FXシリーズあるいはNACAシリーズ、Epplerシリーズが用いられるが、1980年代後半以降は長距離飛行向けの機体にはMITのマーク・ドレラがダイダロスのために開発したDAEシリーズが多く採用される。高速飛行向けの機体ではシュトゥットガルト大学のフランツ・ヴォルトマン(Franz Xaver Wortmann(ドイツ語版))が人力飛行機用に開発したFX76MPシリーズやそれを基礎とした翼形状が用いられている。翼型と主翼平面形はレイノルズ数や揚力分布といった空力と主桁寸法などの構造を考慮して決定される。また詳細な設計にはマーク・ドレラが開発した翼型設計解析ソフト、XFOIL(英語版)やXFOILを基に低レイノルズ数領域における全機的な空力および安定性解析機能を持つXFLRが用いられることが多い。
外皮は、リブと主桁で形作られた骨格を覆う薄板で、主翼の翼面を形成している。現在では外皮は大抵二重構造が採用されている。一層目は、ポリスチレンペーパー や押出しポリスチレンなどを翼の前縁から上面にかけて貼り付け、二層目は、高分子フィルムで翼全体を覆う。このとき、外皮の厚みなどによって、翼面の剛性が変化するため空力性能に影響する。外皮の厚み以外にも翼面の剛性を高める様々な工夫がなされる。また製作された翼形状が設計形状から外れると翼形状本来の性能を引き出せない。よって、外皮の貼り付けは慎重に行わなければならない。
上述の構造の他に応力外皮構造と呼ばれる構造が採用される場合がある。これは上述の構造で主桁が担当しているねじり荷重を外皮に負担させる方法で、主桁はパイプのような閉断面である必要がなくなる。ただし主桁に代わり、ねじり荷重を負担するために翼面の大部分あるいは全面を剛性の高い外皮で覆う必要がある。そのため面積当たりの重量では不利となるが、翼弦長の短い主翼を実現させる際には構造上比較的有利となり、長さ当たりの重量を上述の構造と同程度にできるとされる。また、応力外皮化することで主翼剛性の大幅な向上が見込めるため、エルロン装備時のエルロン・リバーサルなど剛性不足による不具合を解消することが期待できる。実際の採用例としては主翼面積が小さく、翼弦長が短くなりやすい速度記録機 や大アスペクト比の主翼 がある。
誘導抗力低減のために機体重量に対して翼幅の大きな主翼を持つことが人力飛行機の特徴であるが、主桁などの機体内部の構造だけでは十分な強度、剛性を得られない場合がある。張線の利用は主要構造に掛かる負荷の一部を張線に分担させることで長大な構造を実現するものである。ただし、張線は機体外部に露出するため空気抵抗の増大に繋がる。初期の人力飛行機は重量が重く必然的に比較的速い飛行速度で設計されていたため、張線の空気抵抗を嫌い採用例は少なかった。しかし、ゴッサマー・コンドル、ゴッサマー・アルバトロスの成功によりその利点が広く認められるようになった。材料の進歩によって張線なしでも長大な翼を製作することが可能となったが、主桁の負担する荷重を減らして主桁の軽量化を図る目的で利用される。
現在においても、長距離飛行向けの機体では長い主桁を軽量に仕上げるために張線を用いる場合があり、多くはダイダロスに倣い上下一対の張線を用いる。上側の張線を着陸張線(グラウンドワイヤー/ランディングワイヤー)、下側の張線を飛行張線(フライングワイヤー/リフトワイヤー)と呼び、それぞれ着陸時、飛行時に荷重を分担する。素材にはピアノ線、ステンレスワイヤー、ポリアミド繊維などの高強度材料が用いられる。着陸張線は機体中心の主翼上にほぼ直立したキングポストと呼ばれる柱で支えられており、キングポストを中心に左右の主翼上面にワイヤーが張られる。飛行張線はほぼ主翼直下に位置するコクピット下部から左右の主翼下面にワイヤーが張られる。
飛行時、長い主翼のあらゆるところで生じる揚力により主桁を上へ曲げようとする荷重が掛かる。この荷重は胴体と接続される翼根部に近づくにつれて急激に増大する。この荷重に対し、主桁のみで負担させる設計では翼根部の重量が増してしまうため、翼の中ほどから飛行張線を張り、荷重の一部を負担することで主桁の軽量化を図る。飛行張線が切れてしまうと、ワイヤーが負担していた荷重が全て主桁にかかり、多くの場合主桁の許容荷重を超えてしまい主桁が折損、主翼が破壊されてしまう。また、飛行張線はコクピット最下部に取り付けられることが多いため、踏みつける危険性があり、飛行張線が張られているときは常に注意を払う必要がある。着陸張線は地上で主翼が大きく垂れ下がることを防ぎ、離着陸時に慣性によって大きく主翼が下向きに撓んだ際に主桁が破壊されることを防ぐ役割がある。前述の通り、いずれの張線も主桁の軽量化に役立つ一方で空気抵抗を生じるため、軽量化による必要出力の低減と空気抵抗による必要出力の増加を天秤にかける必要がある。空気抵抗のうち形状抗力は速度の2乗に比例するため、一般的に巡航速度の大きな高速飛行向けの機体では採用されない傾向にある。また、張線を持つ機体では上反角を調整するために張線の長さを変更する方法が採用されることがある。
フレームは、機体を形作る上でもっとも重要な要素のひとつである。長大な主翼、操舵力を生む尾翼、プロペラと動力を伝達する駆動系などを接続し、一つの機体として運動させるため、剛性の確保と軽量の両立が求められる。フレームも主翼同様に保管、運搬のために分割できる構造であることが多い。
初期の人力飛行機では胴体は構造的にはコクピットのフレームと、表面はコクピットを覆うフェアリングと連結されており、木材による骨格にフィルム、スチレンペーパー、紙などの外皮を張った構造が多く用いられた。ゴッサマー・アルバトロス以降はCFRPなどのパイプがそのまま胴体として利用される場合が多くなった。また、剛性や強度が不足する場合は主翼同様に張線が用いられる場合もある。
コックピットはアップライト型、リカンベント型を問わず、フレーム構造(ラーメン構造)で形作られることが大半である。材料はかつては金属であったがCFRPが普及してからはCFRPパイプが用いられる。CFRPパイプ同士の接合部にはハンドレイアップ積層法によってカーボンのクロス(織物)を積層させ、剛接合している事が多い。パイロットが搭乗する部位であるので安全性も考慮されなければならない。また、駆動系が設置される基礎であるので高い強度、剛性の要求される。
パイロットがペダルを漕ぐ姿勢の違いでアップライト型とリカンベント型の二つに大きく分けられる。アップライト型は、通常の自転車と同じようにまたがってペダルをこぐスタイルで、空気抵抗は大きくなるものの、パイロットにとっては自転車に乗っているようなスタイルとなるので、大きな力が出しやすい。リカンベント型は、背もたれに寄りかかってこぐスタイルで、空気抵抗が小さく、周りのフェアリングによりさらに空気抵抗を小さくすることができるので空気力学上は大きな効果があるが、パイロットにとってはまったく逆になる場合が多く、こぎづらく、大きな力も出せないことが多い。但し、ダイダロスにおける研究ではベテランの自転車競技者においては両者の出力効率に差はないと結論づけられた。 また、鳥人間コンテスト選手権大会において解説を勤めた木村秀政はリカンベント形式について一定の出力を長時間持続させることに適している旨のコメントを残している。
コクピットの周囲を覆うフェアリングは、空気抵抗を小さくするために重要である。一方で飛行中にパイロット自身から生じる熱によりパイロットの体力が奪われるため、コクピット内の換気を行うなどして冷却し快適に保つ必要がある。空気の取り入れ口、排気口の位置形状面積などを適切に設定しないと必要以上の空気抵抗の増加を招くため結果的に必要出力の増大を招きパイロットを苦しめることとなる。日本の人力飛行機は鳥人間コンテスト選手権大会を意識した機体が多く、同大会の規則にある緊急時におけるパイロット脱出可能な構造 を実現させるため、強度はコックピットのフレームに全てを持たせ、フェアリング自身は緊急時のパイロットの脱出を考慮してビーズ法発泡スチロール、バルサ、フィルム等の軽量かつ脆弱な材料が使われる。一方、ダイダロスやマスキュレアー2といった世界記録保持機では飛行中にフェアリングが受ける風圧による変形で空気抵抗が増加することを防ぐため、より変形しにくい複合材料が用いられている。
上下安定を保ち、昇降舵の役目を持つ水平尾翼と、左右安定を保ち、方向舵の役目を持つ垂直尾翼の二つに分けられる。構造としては主翼と変わらない。実用機と異なり、剛性確保や構造簡略化のため尾翼はどちらも全可動式である場合が多い。安定を保つ上で最も重要で、尾翼容積比と呼ばれるパラメータが参考にされる。翼形状には水平尾翼、垂直尾翼共にNACA0009などの対称翼型が多く用いられているが、水平尾翼については安定性や発進性能の向上の為に非対称翼型が用いられる場合もある。また尾翼の位置は飛行機の安定・操縦特性と機体の見た目に大きな影響を与え、特殊な形態としては、尾翼が主翼よりも前方にある先尾翼機や、尾翼が存在しない無尾翼機がある。
操舵面を駆動するための部品群。古典的な操縦桿と操舵面が操縦索で物理的に接続されたワイヤーリンケージ方式の他、1990年代以降は操縦桿からの電気信号によりサーボモータで舵面を動かすフライ・バイ・ワイヤ(FBW)方式が見られる。近年では機体組立毎の準備と再現性が良い後者が多く採用されるが、信頼性と耐久性の面では前者が有利である。
人体により生じた力を機体の推力に変換する部品群であり、機械的運動を空気に作用させて推力を発生するプロペラとパイロットからプロペラまで動力を伝達する駆動・伝達系の部品に分けられる。推進系の効率はプロペラ効率と駆動・伝達効率の積となり、現実的には75〜90%程度となる。
推進力を得るためのプロペラは、人力飛行機においては人間の筋力という限られた力を無駄なく推進力に変換できるかが重要となる。したがって、軽量であることはもちろん、設計された形状および翼型を精度良く再現し、回転中にプロペラ自体に生じる空力などで変形しないよう高剛性に作らなければならない。用いられる材料は、FRPやバルサ材、押出しポリスチレンなどの組み合わせで団体によってまちまちである。構造も様々であるが、CFRP桁とリブの骨格に外皮から成る構造、FRPの外皮のみで構成される応力外皮構造、前者2つを組み合わせた構造などが見られる。
プロペラはプロペラ自身の回転運動による速度と機体が前進する速度が合成された流れの中で推進力を得るために複雑な3次元形状となる。歴史的に人力飛行機の性能向上はプロペラの優れた形状設計法の出現が大きな要因とされる。よく用いられる設計法としてはマサチューセッツ工科大学のイゲン・ララビー(Eugene E Larrabee)が提唱したララビー(Larrabee)法とアドキンスとリーベック(Adkins & Liebeck)の方法がある。
ララビー法は誘導エネルギー最小化によりプロペラ効率向上を狙ったものである。誘導エネルギーを最小とするベッツ(Betz)の条件に基づいており、与えられた設計パラメータについてプラントル(Prandtl)やゴールドシュタイン(Goldstein)が解いたベッツの条件を満たす循環分布を実現するプロペラ形状を求める方法である。MITでクリサリスの開発に関わっていたララビーはマクレディの要請によりゴッサマー・アルバトロスのプロペラを設計した。イギリス海峡横断を成功させた要因の一つがこの高効率のプロペラである。ララビーによる高効率なプロペラはパイロットの消耗を抑えることに成功し、試験においては滞空時間を18分から69分へと向上させた。また、この69分の飛行は体力の限界ではなく、パイロット交代のため着陸予定地点に到着したためであった。ララビー法はMITのドレラによって製作されたソフトウェアXROTORで用いられ、モナークシリーズやダイダロスのプロペラ設計に使用された。アドキンスとリーベックの方法はララビー法の派生型であるが、基本的な考え方はララビー法同じである。アドキンスとリーベックの方法は航空宇宙技術研究所(NAL:現在の宇宙航空研究開発機構/JAXAの前身の一つ)の論文 でBASICによる実装が公開されており、人力飛行機のプロペラ設計法として広く利用されている。前述の通り、ララビー法とアドキンスとリーベックの方法はいずれも必要な推力に対して誘導エネルギー損失を最小化する設計法であり、人力飛行機のような低レイノルズ数領域で影響が大きくなる形状抗力による損失を考慮していないという欠点を持つ。
また、プロペラ後流上の渦により生じるプロペラブレードの各断面の誘導速度を考慮して、各断面上の空力性能を計算する渦法と呼ばれる計算法があり、近年ではこの渦法と非線形最適化手法を用いたJAXAの原田正志が提唱する低レイノルズ数領域向けのプロペラ設計法 や、3次元境界要素法によるプロペラ設計 も提案、実践されている。
プロペラの位置はダイダロスでは機首に取り付けられる牽引式(トラクター)が採用されており、現在の日本の人力飛行機では一般的である。一方で機体の最後尾または主翼直後に取り付けられる推進式(プッシャー)の機体も見られる。牽引式はリカンベント形式との組み合わせで駆動部を軽量コンパクトにまとめることが出来るが、空力的にはプロペラにより加速され乱れた後流が主翼やコクピットに当たるため空気抵抗が増加し、プロペラの推力に損失が出る欠点を持つ。一方、推進式は駆動伝達部が大きくなりがちで重くなりやすく損失が大きくなりやすいが、プロペラの後流が機体や主翼に当たらず空気抵抗が少なく、高いプロペラ効率を維持できる利点を持つ。初期の人力飛行機では高効率なプロペラ設計が確立されていなかったため、プロペラ効率を求めて推進式が採用されることが多かった。 いずれも一長一短あるため、運用、製作実績や機体の目的などから検討する必要がある。
実用プロペラ機と同様に人力飛行機においても可変ピッチプロペラを持つ機体が存在する。可変ピッチプロペラは、飛行中にプロペラの取り付け部の角度を変化させることで最適化を図るプロペラである。これに対し、取り付け角度が固定されたものを固定ピッチプロペラと呼ぶが、固定ピッチプロペラは設計時に設定された条件(対気速度やプロペラ回転数)を外れると性能が低下し、推力不足や必要パワーの増大を生じる。可変ピッチプロペラはこのような性能の低下を抑制することができるため、離陸前の滑走時や加速時に有効である。ただし、プロペラの性能は取り付け角に敏感であるため、可変ピッチ機構には精度が要求され、高い工作技術が必要となる。
パイロットからの出力を受け止め、プロペラまで伝達する部品群を指す。多くの場合自転車の部品が参考とされる部位である。人力飛行機の中では長時間大きな負荷を繰り返し受ける部位であり、強度以外にも振動、磨耗への耐性が求められるため、金属製の部品が多く用いられる。また、駆動系への負荷はパイロットからの入力のみではなく、着陸前などの理由でプロペラを止めるような急激にプロペラ回転数を低下させた場合にプロペラが風車のように風を受けて回転方向と逆の力を受け、駆動系に通常と逆の負荷が掛かる場合がある。ダイダロス計画において、プロペラからの逆入力が問題を引き起こした。当初プロペラからの逆入力による負荷は考えられていなかったため、試作機であるミシェロブ-ライトイーグルの極めて強度余裕が少なく設計、製作されていたギアボックスは、プロペラからの逆入力により度々破壊されていた。 また、地上滑走時に効率良く加速するためにパイロットからの出力で駆動する車輪、駆動輪を装備した機体も存在する。
駆動方式には大きく分けて、チェーン駆動方式やベルト駆動方式、シャフト駆動方式がある。チェーン駆動方式は比較的軽量で構造が簡素、調整も容易で部品の入手性が良い。シャフト駆動方式はチェーン駆動に比べると重く高い製作精度、加工精度が要求されるが、比較的高効率であると考えられている。パイロットの入力を受けるクランク軸とプロペラ回転軸が90°ねじれているため、何らかの方法で方向を回転軸を変更する必要がある。チェーン駆動方式でよく用いられる解決法がねじりチェーン(twisted chain)方式で、クランク軸のスプロケットとプロペラ回転軸のスプロケット間を一つのチェーンで伝達するもので、文字通りチェーンがねじれた配置となる。駆動効率はねじりチェーン駆動方式では通常平行軸間の伝達で用いられるチェーンよりも落ちると考えられており、回転数により変動するが80%程度という実験結果がある。またチェーンとスプロケットの角度を精確に調整することで効率向上が望めると考える団体も存在する。一方で、シャフト駆動方式は95%程度と言われることもある。ダイダロスではシャフト駆動方式が採られたが、効率面ではなく長時間海上を飛行することを考えた信頼性の高さが評価されたものである。
この他、パイロットからの入力効率を高める工夫がなされることがある。入力効率の向上のため、楕円チェーンリング や楕円クランク機構を採用した例も存在する。
団体によっては軽量な自転車競技用の部品を流用している。現在ではパイロットから得られる出力の脈動を抑えるための装置を搭載した機体も存在する。
1980年代前半に人力の運動エネルギーを蓄積する補助動力(バッテリーとモーター、ばね、ゴム、フライホイール等)の人力飛行機への搭載を認める国際規約が一時的に認められ、実際に日本大学でゴム動力併用の人力飛行機が製作されたこともあるが、すぐに撤廃されている。