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8/4/2019 Sexta Parte Helices
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Hlices
Por Manuel Cavero
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Historia de las hlices
(Proyecto "Focke-Wulf VTOL")
Es muy poco lo que se conoce sobre el Proyecto "Focke-
Wulf VTOL" (vertical takeoff and landing = despegue y
aterrizaje vertical). Nada se sabe de las dimensiones, del
peso o de la perfomance de la mquina. Toda la aeronave
era un gran "plano de sustentacin" con dos enormes hlices
localizadas en el centro del fuselaje. Las mismas giraban en
direcciones opuestas (contra rotativas), evitando de esemodo los problemas de torque. A bajas velocidades, el
control se obtena variando la potencia de cada hlice.
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Historia de las hlices
La fuerza impulsora iba a estar provista por un motor turbo
jet que se encargara de mover las hlices. La propulsin
hacia adelante estara generada por la aspiracin forzada de
aire a travs de dos toberas ubicadas en ambos bordestraseros. Es decir que los gases forzados del escape del
motor turbo jet generaran el empuje necesario para
desplazarse y volar. El tren de aterrizaje consista en dos
"patas" principales ubicadas a ambos lados de las hlicescentrales y una pequea rueda en la cola. El piloto se
instalaba en una cabina que sobresala del frente del fuselaje.
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Que es una hlice?
Una hlice es un elemento que transforma la energa
mecnica que se genera en el motor en fuerza impulsora,
que hace que el avin pueda avanzar hacia adelante al
estar asida firmemente al eje del cigeal, el trabajodesarrollado por motor en sus explosiones es traducido
en un movimiento giratorio de la propia hlice.
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La hlice es un dispositivo constituido por un nmero variable
de aspas o palas (2, 3, 4...) que al girar alrededor de un ejeproducen una fuerza propulsora. Cada pala est formada por un
conjunto de perfiles aerodinmicos que van cambiando
progresivamente su ngulo de ataque desde la raz hasta el
extremo (mayor en la raz, menor en el extremo).
La hlice est acoplada directamente o a travs de engranajes o
poleas (reductores) al eje de salida de un motor (de pistn o
turbina), el cual proporciona el movimiento de rotacin.
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Terminologa
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Terminologa
Pala: se denomina asi a aquella parte
de la helice (brazo) que al girar,
produce una fuerza de traccion.
Aunque existen hlices de una solapala, las hlices que a menudo se
utilizan estn conformadas por mas de
una pala.
Cubo: es la parte central de la hlice
en donde se encuentra el agujero parafijacin en el eje del motor. Es
tambin la base de fijacin de las
palas.
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Terminologa
Borde de Ataque: la hlice es
un perfil aerodinamico, por lo
tanto tiene borde de ataque (elde ms curvatura) y borde de
salida.
Radio: se denomina radio de
una hlice a la distancia entre elcentro de la hlice y el extremo
de cada pala.
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Terminologa
Plano de Rotacion: Es un plano
imaginario perpendicular el eje de
la helice. Es el plano que contiene
la circunferencia en donde rotanlas palas.
Angulo de la Pala: Es aquel
angulo formado por la linea de
cuerda de la pala y el plano derotacion. Este varia desde el cubo
hasta las puntas (torsion).
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Terminologa
Angulo de Ataque: es el angulo
formado por la linea de cuerda de
la pala y el viento relativo. La
mayor eficiencia de la helice esobtenida con un angulo de ataque
de entre 2 y 4 grados.
Trayectoria de la Pala: Es la
trayectoria descrita por loselementos de la pala en la
direccion del movimiento
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Terminologa
Pitch: se define como la distancia recorrida por un objeto
espiralado en una revolucion. De manera muy similar a un
sacacorchos cuando se inserta en un corcho describiendo un
recorrido en espiral, la helice se mueve enroscandose en el aire.
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Terminologa
Geometric Pitch: Es la distancia teorica que avanzaria una helice en
una revolucion como si estuviese girando en un solido.
Effective Pitch: Es la distancia actual que una helice avanzaria en un
revolucion en el aire. El effective pitch es siempre menor que el
geometric pitch debido a que el aire es un fluido y este tiene menor
densidad. La diferencia entre ambos se conoce como slip.
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Tipos de Palas
Pala Standard
Ha demostrado un gran rendimiento tanto
en versin bipala como tripala. Puede ser
usada en motores de 2 y 4 tiempos.
Pala 'Florian'
Pala diseada para aviones con altas
prestaciones.
Pala 'VW'Fabricada especialmente para ser usada en
motores de toma directa.
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Fuerzas que actuan en una Hlice
Traccion; es la fuerza del aire la
cual es paralela a la direccion de
vuelo.Fuerza Centrifuga; se debe a la
rotacion de la helice y tiende a
separar las palas de su centro.
Fuerzas de Torsion; en las palas
mismas, la resultante de la fuerzadel aire tiende a torcer la pala hacia
la parte de menor angulo.
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Fuerzas que actuan en una Hlice
Geometric Pitch: Es la distancia
teorica que avanzaria una helice en
una revolucion como si estuviese
girando en un solido.
Effective Pitch: Es la distancia
actual que una helice avanzaria en
un revolucion en el aire. El effective
pitch es siempre menor que el
geometric pitch debido a que el airees un fluido y este tiene menor
densidad. La diferencia entre ambos
se conoce como slip.
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Funcionamiento de la hlice
Los perfiles aerodinmicos que componen una hlice estn
sujetos a las mismas leyes y principios que cualquier otro perfil
aerodinmico, por ejemplo un ala. Cada uno de estos perfiles
tiene un ngulo de ataque, respecto al viento relativo de la palaque en este caso es cercano al plano de rotacion de la hlice.
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Funcionamiento de la hlice
El giro de la hlice, que es como si se hicieran rotar muchas
pequeas alas, acelera el flujo de aire hacia el borde de salida de
cada perfil, a la vez que deflecta este hacia atrs (lo mismo que
sucede en un ala).
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Tipos de Hlices
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Hlice de paso fijo
Hlice de paso variable
Hlice de paso variable y velocidad constante
Hlice de paso variable y velocidad constante y
enbanderamiento
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Hlice de paso fijo.
En este tipo, el paso est impuesto por el mejor criterio del
diseador del aeroplano y no es modificable por el piloto. Este
paso es nico para todos los regmenes de vuelo, lo cual
restringe y limita su eficacia; una buena hlice para despegueso ascensos no es tan buena para velocidad de crucero, y
viceversa. Una hlice de paso fijo es como una caja de
cambios con una nica velocidad; compensa su falta de
eficacia con una gran sencillez de funcionamiento y bajoprecio.
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Hlice de paso variable.
Este tipo de hlice, permite al piloto ajustar el paso,acomodndolo a las diferentes fases de vuelo, con lo cual
obtiene su rendimiento ptimo en todo momento. El ajuste se
realiza mediante la palanca de paso de la hlice, la cual
acciona un mecanismo que puede ser mecnico, hidrulico oelctrico. En algunos casos, esta palanca solo tiene dos
posiciones: paso corto (menor ngulo de las palas) y paso
largo (mayor ngulo de las palas), pero lo ms comn es que
pueda seleccionar cualquier paso comprendido entre un
mximo y un mnimo.
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Hlice de velocidad constante.
Es una hlice de paso variable, cuyo paso se regula de formaautomtica, manteniendo fija la velocidad de giro de la hlice,
con independencia de los cambios de potencia en el motor.
Estas hlices tienen un regulador que ajusta el paso de las palas
para mantener las revoluciones seleccionadas por el piloto,
utilizando ms eficazmente la potencia del motor para
cualquier rgimen de vuelo.
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Eficiencia de la Hlice
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