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Hélices

La propulsión en las aeronaves se puede lograr por la utilización de dos métodos diferentes, una turbina que empuja al avión o por hélices. Estas últimas generan propulsión en los aviones, mientras que en los helicóptero proporcionan ademas sustentación y control de actitud, ladeo y guiñada.

Están formadas por aspas o palas unidas en el centro, en aeronáutica se utilizan desde dos hasta no mas de cuatro aspas. Independientemente de su cantidad, podemos clasificarlas en dos grupos, de paso constante y de paso variable o mas conocidas como de velocidad constante.

Para explicar que es el paso imaginemos que una hélice es como un tornillo con la capacidad de "enroscarse" en un fluido, en este caso el aire.

El paso define cuanto avanza un tornillo por cada vuelta completa y este valor es la distancia que existe entre dos filetes de rosca consecutivos (fig 1). Se lo indica en milímetros paras roscas métricas o en cantidad de filetes por pulgada para roscas Whitworth.

fig 1: El paso, tanto en hélices como en tornillos define cuanto avanza por cada vuelta.

Si se rectificara una vuelta del tornillo, es decir que se cortara la superficie y se la aplanara, se tendría un triángulo (fig 2), en donde el ángulo formado por su lado de base y la hipotenusa determina el paso, cuanto mayor sea este ángulo mayor será el avance representado por el cateto opuesto. Lo mismo rige para las hélices.

fig 2: Una vuelta completa de la rosca de un tornillo rectificada, a mayor ángulo del filete, mayor paso, mayor avance.

Para ser exactos el funcionamiento de una hélice dista mucho de ser el de un tornillo. Por el perfil de las aspas veremos que es muy similar al de un ala y se aplican los mismos principios que para esta (Bernoulli), sugiero ante dudas repasar el tema "sustentación en alas y hélices" en el capítulo de física.

Al girar, en las aspas aparecerá una diferencia de presión que como en un ala se traduce en una fuerza con una magnitud y un sentido determinado.

Entre la dirección de giro y la cuerda del aspa se forma un ángulo (ángulo de ataque), que determina cuanto va a avanzar la hélice, es decir el paso. A mayor ángulo, mayor paso, mayor avance y viceversa (fig 3).

fig 3: Variación de la fuerza según el paso.

Las hélices generan fuerzas y depende de si giran en un plano vertical u horizontal proveerán tracción como en un avión o sustentación como en los helicópteros.

En general las aeronaves equipadas con motores de mas de 180 CV están equipadas con hélices de paso variable, mientras que para los menores suelen utilizarse paso fijo. De tener paso variable o fijo dependerá el manejo del acelerador del motor, puesto que en las primeras el paso es controlado y regulado por el piloto y esto será importante a la hora de acelerar o desacelerar el motor para ascender o descender, siempre y cuando no se quiera sufrir daños en la nave.

Ante un fallo en vuelo por el cual deba pararse un motor, en el caso de aviones multimotores, para disminuir la fricción algunas hélices pueden tener la capacidad de ponerse "en bandera", esto es con la cuerda de las aspas perpendiculares a la dirección de giro.

Por ultimo digamos que, existen severas limitaciones aerodinámicas y físicas tanto para la cantidad de palas (no mas de cuatro) como para su velocidad de giro que no supera las 3000rpm.aunque alguna vez hubo algún desarrollo especial que superaba esos problemas.

 

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