Principios básicos de las hélices. La hélice de un avión consta de dos o más palas y un cubo central al cual se unen las palas. Cada pala de la hélice es esencialmente un ala rotatoria. Como resultado de su construcción, las palas son perfiles aerodinámicos y produce las fuerzas que crean el empuje para tirar, o empujar, el avión en el aire. El motor suministra la potencia necesaria para hacer girar las palas de la hélice a través del aire a altas velocidades, y la hélice transforma la energía de rotación del motor en empuje hacia adelante. Una sección transversal típica de una pala de hélice es un perfil comparable a una sección transversal de un ala de avión. Una superficie de la pala es convexa o curva, similar al extradós de un ala de avión, mientras que la otra superficie es plana como el intradós del ala. La línea de la cuerda es una línea imaginaria trazada a través de la hoja desde su borde de ataque a su borde fuga. Al igual que en un ala, el borde de ataque es el borde grueso de la hoja que se encuentra con el aire cuando rota la hélice. El ángulo de pala, es el ángulo entre la cuerda de la pala y el plano de rotación y se mide en un punto específico a lo largo de la longitud de la pala. El paso no es el ángulo de la pala, pero debido a que el paso es determinado en gran medida por el ángulo de la pala, los dos términos se usan indistintamente. Un aumento o disminución en uno se asocia generalmente con un aumento o disminución en el otro. El paso es la distancia en pulgadas, que la hélice avanza a través del aire en una revolución si no hay deslizamiento. Cada hélice de paso fijo debe ser un compromiso porque sólo puede ser eficiente en una determinada combinación de velocidad y revoluciones por minuto. Los pilotos no pueden cambiar esta combinación en vuelo. Para entender la acción de una hélice, considere en primer lugar su movimiento. Cada sección de una pala de la hélice se mueve hacia abajo y hacia adelante. El ángulo en el que el aire golpea la pala de la hélice es el ángulo de ataque. La desviación del aire producida por este ángulo hace que la presión dinámica en el lado del motor de la pala de la hélice sea mayor que la presión atmosférica, creando así el empuje. La forma de la pala también crea empuje debido a que es convexa como la forma aerodinámica de un ala. A medida que el aire fluye a través de la hélice, la presión en un lado es menor que en el otro. Al igual que en un ala, se produce una fuerza de reacción en la dirección de la menor presión. El flujo de aire sobre el ala tiene menos presión y la fuerza está hacia arriba. En el caso de la hélice, la cual está montada en posición vertical en lugar de un plano horizontal, el área de menor presión está en el frente de la hélice, y la fuerza es en dirección hacia adelante. Aerodinámicamente, el empuje es el resultado de la forma de la hélice y el ángulo de ataque de la pala. Para cada revolución de la hélice, la cantidad de aire movido depende del ángulo de la pala, lo que determina el tamaño de la mordida de aire que la hélice realiza. Por lo tanto, el ángulo de la pala es un excelente medio de ajustar la carga de la hélice para controlar las vueltas por minuto del motor. El ángulo de la pala también es un excelente método de ajuste del ángulo de ataque de la hélice. En hélices de velocidad constante, el ángulo de la pala debe ser ajustado para proporcionar el ángulo de ataque más eficiente en todas las velocidades del motor y del avión. Las curvas de sustentación versus resistencia, que dibujadas para las hélices, así como las alas, indican que el ángulo de ataque más eficiente es pequeño, variando de +2° a +4°. El ángulo de pala necesario para mantener este pequeño ángulo de ataque varía con la velocidad de avance de la aeronave. Las hélices de paso fijo y ajustable en tierra son diseñadas para la mejor eficiencia a una velocidad de giro y una velocidad de avance. Están diseñadas para una dada combinación de actitud y potencia. Una hélice se puede utilizar proporcionando la máxima eficacia para el despegue, ascenso, crucero, o el vuelo de alta velocidad. Cualquier cambio de estas condiciones resulta en la reducción de la eficacia tanto de la hélice como del motor. El deslizamiento de la hélice es la diferencia entre el paso geométrico de la hélice y su paso efectivo. El paso geométrico es la distancia teórica que una hélice debe avanzar en una revolución; el paso efectivo es la distancia que avanza en realidad. La razón por la que una hélice es retorcida es que las partes exteriores de las palas de la hélice, como todas las cosas que giran alrededor de un punto central, viajan más rápido que las porciones cerca del cubo. Si las palas tienen el mismo paso geométrico a lo largo de su longitud, las porciones cerca del centro podrían tener ángulos de ataque negativos, mientras que las puntas de la hélice estarían en pérdida a la velocidad de crucero. Las palas de la hélice se retuercen para cambiar el ángulo de la pala en proporción a las diferencias en la velocidad de rotación a lo largo de la hélice, manteniendo el empuje más igualado en todo el largo. Una hélice de velocidad constante mantiene ajustado el ángulo de pala automáticamente para la máxima eficiencia en la mayoría de las condiciones encontradas en vuelo. Durante el despegue, cuando son necesarios la máxima potencia y empuje, la hélice de velocidad constante se encuentra en un paso bajo. El bajo ángulo de pala mantiene el AOA pequeño y eficiente con respecto al viento relativo. Al mismo tiempo, permite que la hélice maneje una pequeña masa de aire por cada revolución. Esta pequeña carga permite que el motor gire a altas revoluciones y convertir la máxima cantidad de combustible en energía térmica en un momento dado. Las altas rpm también crean un empuje máximo porque, aunque la masa de aire manejada por revolución es pequeña, el número de revoluciones y la velocidad de la estela son altos, y con la baja velocidad de la aeronave, hay un empuje máximo. Después del despegue, a medida que aumenta la velocidad del avión, la hélice de velocidad constante cambia automáticamente a un ángulo más alto. Una vez más, el mayor ángulo de pala mantiene pequeño el ángulo de ataque y eficiente con respecto al viento relativo. El ángulo de pala mayor aumenta la masa de aire manejada por revolución. Esto disminuye las vueltas por minuto del motor, reduciendo el consumo de combustible y el desgaste del motor, y mantiene el empuje al máximo. Después que se ha establecido el ascenso en una aeronave con hélice de paso variable, el piloto reduce la potencia del motor a potencia de ascenso, disminuyendo en primer lugar la potencia y luego aumentando el ángulo de pala para reducir las revoluciones. A altitud de crucero, cuando el avión está en vuelo nivelado y se requiere menos potencia que la utilizada en el despegue o el ascenso, el piloto de nuevo reduce la potencia del motor reduciendo la presión en el colector, y luego aumenta el ángulo de pala para reducir las revoluciones. Una vez más, esto proporciona un par que iguale la potencia reducida del motor. Aunque la masa de aire manejada por revolución es mayor, está más que compensado por una disminución en la velocidad de estela y un aumento en la velocidad. El ángulo de ataque es todavía pequeño debido a que el ángulo de pala se ha incrementado con el aumento de la velocidad.
Torque y Factor P El torque es la tendencia de giro del avión a la izquierda y se compone de cuatro elementos. Reacción del torque y la hélice. Efecto tirabuzón de la estela. Efecto giroscópico de la hélice. Carga asimétrica de la hélice. Reacción del Torque La reacción del torque involucra la Tercera Ley de Newton, para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Aplicada a la aeronave, significa que, como las partes internas del motor y la hélice están girando en una dirección, una fuerza igual está tratando de hacer girar el avión en la dirección opuesta. Cuando la aeronave está en vuelo, esta fuerza actúa sobre el eje longitudinal, tendiendo a alabear al avión. Para compensar la tendencia a alabear, algunos aviones viejos son construidos de una manera de crear una mayor sustentación en el ala que está siendo forzado a bajar. Los aviones más modernos están diseñados con compensación del motor para contrarrestar este efecto de torque. En general, los factores de compensación son establecidos de forma permanente para que compense esta fuerza a velocidad de crucero, ya que la mayoría de la sustentación de operación de la aeronave es a esa velocidad. Sin embargo, los compensadores de alerón permiten un ajuste a otras velocidades. Cuando las ruedas de la aeronave están en el suelo durante el despegue, se induce por el torque un torque adicional alrededor del eje vertical. A medida que el lado izquierdo de la aeronave es forzado hacia abajo por la reacción de torque, más peso se coloca en el tren de aterrizaje principal izquierdo. Esto resulta en más fricción del suelo, o resistencia, en la rueda izquierda que la derecha, provocando un momento de giro más a la izquierda. La magnitud de este momento depende de muchas variables. Algunas de estas variables son. Tamaño y potencia del motor. Tamaño de la hélice y las vueltas por minuto. Tamaño de la aeronave. Condición de la superficie del suelo. Este momento de giro en la carrera de despegue es corregido por el piloto mediante el uso adecuado del timón de dirección o compensadores del timón. Efecto tirabuzón La alta velocidad de rotación de la hélice de un avión da a la estela una rotación en tirabuzón o espiral. A alta velocidad de la hélice y baja velocidad hacia adelante, esta rotación en espiral es muy compacta y ejerce una fuerte fuerza lateral en la superficie vertical de la cola de la aeronave. Esta estela produce un momento de giro en torno al eje vertical de la aeronave. A medida que aumenta la velocidad de avance, sin embargo, la espiral se alarga y se vuelve menos eficaz. El flujo en tirabuzón de la estela también produce un momento de giro sobre el eje longitudinal. Efecto giroscópico La hélice de un avión es un giroscopio muy bueno y por lo tanto tiene propiedades similares. Se puede decir que, como resultado de la acción giroscópica, cualquier giro alrededor del eje vertical resulta en un momento de cabeceo, y cualquier cabeceo en torno al eje lateral resulta en un momento de giro. Para corregir el efecto de la acción giroscópica, es necesario que el piloto utilice correctamente el elevador y timón de dirección para evitar giros y cabeceos no deseados. Carga asimétrica. Cuando un avión está volando con alto ángulo de ataque, la mordida de la pala que se mueve hacia abajo es mayor que la que se mueve hacia arriba. Esto desplaza el centro de empuje a la derecha del área del disco de la hélice, provocando un momento de giro hacia la izquierda alrededor del eje vertical.
El diseño de curvatura es para reducir el arrastre con alta o baja revoluciones.asi te impulsars sin esfuerzo sobre la masa del aire . más bien te deslizas.bueno almenos es lo que creo hacen las aves.o sea no fajarse con el aire sino usarlo para impulsarse si un nadadador ejerce fuerzas al agua se detiene por undimiento.pero si hace un buen uso en el ángulo de ataque se deslizara.entinces ect
He diseñado unas hélices que vuelan como aves y reducen todas esas fuerzas .que se ejercer en los aviones espero desarrollarla.pero debo esperar.desearia hacerlo aqui para mi país perooo😬🤷🏾♂️...u know ...!!! . realmente super eficiente .lo que deseo más es poder realizar ese sueño de aquellos como yo desean .volar con tu propio invento volador.lo demás es convencional aunque satisface heee..
El empuje las aves la omtienen debido al constante minúsculo empuje de la cola en combinacion con el aleteo.si los aviones mueven la cola arriba y abajo constantemente un pequeño movimiento en combinacion con cada RPM.o algo parecido.entinces reducirian el gasto energético de los motores y el $ combustible.alas arriba ,coletazo atrás y arriba.akas abajo coletazo abajo y atrás...esto es de gran alluda.asi se nada...con un programa computacional automático.y , ó mecanico, estas pueden actuar así .. ejemplo los helicópteros en las palas lo hacen...
Muchas gracias por tu comentario! Es un dato interesante en El cual deberian de trabajar para Reducir gastos. Para mover la cola con cada rpm deberia de ser un movimiento muy rapido
Principios básicos de las hélices.
La hélice de un avión consta de dos o más palas y un cubo central al cual se unen las palas. Cada pala de la hélice es esencialmente un ala rotatoria. Como resultado de su construcción, las palas son perfiles aerodinámicos y produce las fuerzas que crean el empuje para tirar, o empujar, el avión en el aire. El motor suministra la potencia necesaria para hacer girar las palas de la hélice a través del aire a altas velocidades, y la hélice transforma la energía de rotación del motor en empuje hacia adelante.
Una sección transversal típica de una pala de hélice es un perfil comparable a una sección transversal de un ala de avión. Una superficie de la pala es convexa o curva, similar al extradós de un ala de avión, mientras que la otra superficie es plana como el intradós del ala.
La línea de la cuerda es una línea imaginaria trazada a través de la hoja desde su borde de ataque a su borde fuga. Al igual que en un ala, el borde de ataque es el borde grueso de la hoja que se encuentra con el aire cuando rota la hélice.
El ángulo de pala, es el ángulo entre la cuerda de la pala y el plano de rotación y se mide en un punto específico a lo largo de la longitud de la pala.
El paso no es el ángulo de la pala, pero debido a que el paso es determinado en gran medida por el ángulo de la pala, los dos términos se usan indistintamente. Un aumento o disminución en uno se asocia generalmente con un aumento o disminución en el otro. El paso es la distancia en pulgadas, que la hélice avanza a través del aire en una revolución si no hay deslizamiento.
Cada hélice de paso fijo debe ser un compromiso porque sólo puede ser eficiente en una determinada combinación de velocidad y revoluciones por minuto. Los pilotos no pueden cambiar esta combinación en vuelo.
Para entender la acción de una hélice, considere en primer lugar su movimiento. Cada sección de una pala de la hélice se mueve hacia abajo y hacia adelante. El ángulo en el que el aire golpea la pala de la hélice es el ángulo de ataque. La desviación del aire producida por este ángulo hace que la presión dinámica en el lado del motor de la pala de la hélice sea mayor que la presión atmosférica, creando así el empuje.
La forma de la pala también crea empuje debido a que es convexa como la forma aerodinámica de un ala. A medida que el aire fluye a través de la hélice, la presión en un lado es menor que en el otro. Al igual que en un ala, se produce una fuerza de reacción en la dirección de la menor presión. El flujo de aire sobre el ala tiene menos presión y la fuerza está hacia arriba. En el caso de la hélice, la cual está montada en posición vertical en lugar de un plano horizontal, el área de menor presión está en el frente de la hélice, y la fuerza es en dirección hacia adelante. Aerodinámicamente, el empuje es el resultado de la forma de la hélice y el ángulo de ataque de la pala.
Para cada revolución de la hélice, la cantidad de aire movido depende del ángulo de la pala, lo que determina el tamaño de la mordida de aire que la hélice realiza. Por lo tanto, el ángulo de la pala es un excelente medio de ajustar la carga de la hélice para controlar las vueltas por minuto del motor.
El ángulo de la pala también es un excelente método de ajuste del ángulo de ataque de la hélice. En hélices de velocidad constante, el ángulo de la pala debe ser ajustado para
proporcionar el ángulo de ataque más eficiente en todas las velocidades del motor y del avión. Las curvas de sustentación versus resistencia, que dibujadas para las hélices, así como las alas, indican que el ángulo de ataque más eficiente es pequeño, variando de +2° a +4°. El ángulo
de pala necesario para mantener este pequeño ángulo de ataque varía con la velocidad de avance de la aeronave.
Las hélices de paso fijo y ajustable en tierra son diseñadas para la mejor eficiencia a una velocidad de giro y una velocidad de avance. Están diseñadas para una dada combinación de actitud y potencia. Una hélice se puede utilizar proporcionando la máxima eficacia para el despegue, ascenso, crucero, o el vuelo de alta velocidad. Cualquier cambio de estas condiciones resulta en la reducción de la eficacia tanto de la hélice como del motor.
El deslizamiento de la hélice es la diferencia entre el paso geométrico de la hélice y su paso efectivo. El paso geométrico es la distancia teórica que una hélice debe avanzar en una revolución; el paso efectivo es la distancia que avanza en realidad.
La razón por la que una hélice es retorcida es que las partes exteriores de las palas de la hélice, como todas las cosas que giran alrededor de un punto central, viajan más rápido que las porciones cerca del cubo. Si las palas tienen el mismo paso geométrico a lo largo de su longitud, las porciones cerca del centro podrían tener ángulos de ataque negativos, mientras que las puntas de la hélice estarían en pérdida a la velocidad de crucero.
Las palas de la hélice se retuercen para cambiar el ángulo de la pala en proporción a las diferencias en la velocidad de rotación a lo largo de la hélice, manteniendo el empuje más igualado en todo el largo.
Una hélice de velocidad constante mantiene ajustado el ángulo de pala automáticamente para la máxima eficiencia en la mayoría de las condiciones encontradas en vuelo.
Durante el despegue, cuando son necesarios la máxima potencia y empuje, la hélice de velocidad constante se encuentra en un paso bajo. El bajo ángulo de pala mantiene el AOA pequeño y eficiente con respecto al viento relativo. Al mismo tiempo, permite que la hélice maneje una pequeña masa de aire por cada revolución. Esta pequeña carga permite que el motor gire a altas revoluciones y convertir la máxima cantidad de combustible en energía térmica en un momento dado. Las altas rpm también crean un empuje máximo porque, aunque la masa de aire manejada por revolución es pequeña, el número de revoluciones y la
velocidad de la estela son altos, y con la baja velocidad de la aeronave, hay un empuje máximo.
Después del despegue, a medida que aumenta la velocidad del avión, la hélice de velocidad constante cambia automáticamente a un ángulo más alto.
Una vez más, el mayor ángulo de pala mantiene pequeño el ángulo de ataque y eficiente con respecto al viento relativo. El ángulo de pala mayor aumenta la masa de aire manejada por revolución. Esto disminuye las vueltas por minuto del motor, reduciendo el consumo de combustible y el desgaste del motor, y mantiene el empuje al máximo.
Después que se ha establecido el ascenso en una aeronave con hélice de paso variable, el piloto reduce la potencia del motor a potencia de ascenso, disminuyendo en primer lugar la potencia y luego aumentando el ángulo de pala para reducir las revoluciones.
A altitud de crucero, cuando el avión está en vuelo nivelado y se requiere menos potencia que la utilizada en el despegue o el ascenso, el piloto de nuevo reduce la potencia del motor reduciendo la presión en el colector, y luego aumenta el ángulo de pala para reducir las revoluciones. Una vez más, esto proporciona un par que iguale la potencia reducida del motor. Aunque la masa de aire manejada por revolución es mayor, está más que compensado por una disminución en la velocidad de estela y un aumento en la velocidad.
El ángulo de ataque es todavía pequeño debido a que el ángulo de pala se ha incrementado con el aumento de la velocidad.
Torque y Factor P
El torque es la tendencia de giro del avión a la izquierda y se compone de cuatro elementos.
Reacción del torque y la hélice.
Efecto tirabuzón de la estela.
Efecto giroscópico de la hélice.
Carga asimétrica de la hélice.
Reacción del Torque
La reacción del torque involucra la Tercera Ley de Newton, para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Aplicada a la aeronave, significa que, como las partes internas del motor y la hélice están girando en una dirección, una fuerza igual está tratando de hacer girar el avión en la dirección opuesta.
Cuando la aeronave está en vuelo, esta fuerza actúa sobre el eje longitudinal, tendiendo a alabear al avión. Para compensar la tendencia a alabear, algunos aviones viejos son construidos de una manera de crear una mayor sustentación en el ala que está siendo forzado a bajar. Los aviones más modernos están diseñados con compensación del motor para contrarrestar este efecto de torque.
En general, los factores de compensación son establecidos de forma permanente para que compense esta fuerza a velocidad de crucero, ya que la mayoría de la sustentación de operación de la aeronave es a esa velocidad. Sin embargo, los compensadores de alerón permiten un ajuste a otras velocidades.
Cuando las ruedas de la aeronave están en el suelo durante el despegue, se induce por el torque un torque adicional alrededor del eje vertical. A medida que el lado izquierdo de la aeronave es forzado hacia abajo por la reacción de torque, más peso se coloca en el tren de aterrizaje principal izquierdo. Esto resulta en más fricción del suelo, o resistencia, en la rueda izquierda que la derecha, provocando un momento de giro más a la izquierda. La magnitud de este momento depende de muchas variables. Algunas de estas variables son.
Tamaño y potencia del motor.
Tamaño de la hélice y las vueltas por minuto.
Tamaño de la aeronave.
Condición de la superficie del suelo.
Este momento de giro en la carrera de despegue es corregido por el piloto mediante el uso adecuado del timón de dirección o compensadores del timón.
Efecto tirabuzón
La alta velocidad de rotación de la hélice de un avión da a la estela una rotación en tirabuzón o espiral. A alta velocidad de la hélice y baja velocidad hacia adelante, esta rotación en espiral es muy compacta y ejerce una fuerte fuerza lateral en la superficie vertical de la cola de la aeronave.
Esta estela produce un momento de giro en torno al eje vertical de la aeronave.
A medida que aumenta la velocidad de avance, sin embargo, la espiral se alarga y se vuelve menos eficaz. El flujo en tirabuzón de la estela también produce un momento de giro sobre el eje longitudinal.
Efecto giroscópico
La hélice de un avión es un giroscopio muy bueno y por lo tanto tiene propiedades similares.
Se puede decir que, como resultado de la acción giroscópica, cualquier giro alrededor del eje vertical resulta en un momento de cabeceo, y cualquier cabeceo en torno al eje lateral resulta en un momento de giro.
Para corregir el efecto de la acción giroscópica, es necesario que el piloto utilice correctamente el elevador y timón de dirección para evitar giros y cabeceos no deseados.
Carga asimétrica.
Cuando un avión está volando con alto ángulo de ataque, la mordida de la pala que se mueve hacia abajo es mayor que la que se mueve hacia arriba. Esto desplaza el centro de empuje a la derecha del área del disco de la hélice, provocando un momento de giro hacia la izquierda alrededor del eje vertical.
Es bueno conocer estos leyes físicas de la aeronautica. Gracias x su 3xplicacion.
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Muchas gracias!!! A las ordenes
El diseño de curvatura es para reducir el arrastre con alta o baja revoluciones.asi te impulsars sin esfuerzo sobre la masa del aire . más bien te deslizas.bueno almenos es lo que creo hacen las aves.o sea no fajarse con el aire sino usarlo para impulsarse si un nadadador ejerce fuerzas al agua se detiene por undimiento.pero si hace un buen uso en el ángulo de ataque se deslizara.entinces ect
He diseñado unas hélices que vuelan como aves y reducen todas esas fuerzas .que se ejercer en los aviones espero desarrollarla.pero debo esperar.desearia hacerlo aqui para mi país perooo😬🤷🏾♂️...u know ...!!! . realmente super eficiente .lo que deseo más es poder realizar ese sueño de aquellos como yo desean .volar con tu propio invento volador.lo demás es convencional aunque satisface heee..
El empuje las aves la omtienen debido al constante minúsculo empuje de la cola en combinacion con el aleteo.si los aviones mueven la cola arriba y abajo constantemente un pequeño movimiento en combinacion con cada RPM.o algo parecido.entinces reducirian el gasto energético de los motores y el $ combustible.alas arriba ,coletazo atrás y arriba.akas abajo coletazo abajo y atrás...esto es de gran alluda.asi se nada...con un programa computacional automático.y , ó mecanico, estas pueden actuar así .. ejemplo los helicópteros en las palas lo hacen...
Muchas gracias por tu comentario! Es un dato interesante en El cual deberian de trabajar para Reducir gastos. Para mover la cola con cada rpm deberia de ser un movimiento muy rapido