模型航空機のプロペラ
ゴム動力の場合は、動力ゴム束の太さ(断面積)によってトルクが増減し、機体の仕様や設計方針によってそのトルクのときの回転数が選択される。従って、機体や動力の条件によって個別的にプロペラの仕様を選択する必要があり、中型以上の上級競技機においては、プロペラは個別に設計して、自作することが原則になっている。
1950年代になると、プラスティック材を金型に射出したプロペラが市販された。生産性が高く、折れにくいために、エンジン機や小型ゴム動力機の分野では、在来の木製プロペラが駆逐されていった。
一定の厚さの板を、高さがプロペラ半径になる二等辺三角形あるいはパイ型の平面型に切り出した形のブロックがある。この形のブロックを、頂角を中心に螺旋階段状に積み上げた場合、外周を登っても、中心近くを登っても一回りで同じ高さに到達する。階段を削って螺旋型の斜面にしても同様である。
つまり、このようなブロックの中心から先端までのすべての断面の対角線が、ピッチが一定になるようなピッチ角になっている。この対角線を規準線として翼断面を削り出せば、自然に一定ピッチのプロペラ・ブレードになる。このようなプロペラ・ブロックを「一定ピッチ型」、「Xタイプ」、「ビルグリ(人名)型」などと呼ぶ。 このように、プロペラ・ブロックは、複雑なピッチ角分布を簡単に削りだせるような形をした、多面体の粗材である。
ピッチ距離の大きさは、ブロックの半径(三角形の高さ)と先端の幅(底辺の長さ)と厚さで決まる。直交する座標軸の縦軸に(ピッチ/2π=ピッチ×0.159)の長さを取り、横軸に当該ブレード断面の半径の長さを取ると、両点を結ぶ線が当該位置のピッチ角になる。ピッチ角を示す線を対角線とする長方形は、当該位置のブロックの断面形となる。一般に、一定ピッチ型プロペラブロックは、平面形が三角形で厚さが一定の板であるから、上述の長方形の高さを先に決めてその場所の幅を求める。
上記の図の長方形断面の高さは、ブレード断面翼型の基準面を示すものであり、実際はその上に厚さのある翼断面が乗る。従って、ブロックの寸法としての高さ(板の厚さ)は、翼断面の厚さに相当する分だけ大きくする。一定の厚さの板で一定ピッチ型プロペラブロックを作ると、平面形は背の高い三角形になり、中心(三角形の頂点)をつなぐとX字型の平面になる。
1930年ころ、バルサ材が使われるようになると、軽くて工作が容易なため、ゴム動力機のプロペラはバルサ製が多くなった。1950年代までの日本では、バルサの代替品としてキリ材のプロペラも使われた。
プロペラは回転する翼であるから、使用条件に合った優秀な翼断面が使われなければならない。但し、翼弦長が使用機の主翼の数分の1と小さく、「構造」などで後述するように工作上の条件もあるので、必ずしも翼型性能だけで選択することは出来ない。
通常の翼は基本的には平面であり、平らな定板を使って製作することが出来る。プロペラ・ブレードは同様に「翼」ではあるが、場所によってブレードのピッチ角(「プロペラの仕様」参照)が異なり捩れているために、この方法は使えない。室内機の組み立て式プロペラでは、ピッチ角通りに捩れたジグ(定板)の上で作るが、プロペラの仕様(ピッチ角分布)が異なるごとにジグを作らなければならないので、その都度ジグを作る必要があり、一般的には手間がかかりすぎる方法である。
市販のプロペラを使用するモデラーのうち、設計能力があるような上級者は、市販品を加工・改造する場合もある。市販品のブレードを、より薄く正確に削り、バランスをとり、滑らかに仕上げ、必要に応じて塗装すれば、ストックの状態よりもはるかに高性能を発揮する。さらに、ゴム動力用プロペラの場合はブレードが薄くて柔軟性があるため、加熱などによって捻じってピッチを増減することが出来る。
このような改造によって、市販品を利用して自分で設計して削った場合に近い、機体との相性の良いプロペラを手軽に作ることが出来る。競技種目によっては、このようなこと出来ない初心者が不利にならないように、改造行為の一部を規定で禁止しているものもある。