Según otras respuestas que he leído aquí (1) (2) (3) , una sola hélice de pala grande es el tipo de empuje más eficiente que puede obtener.
Hay 2 razones para esto (según tengo entendido). En primer lugar, porque cada pala de la hélice provoca vórtices en las puntas de las alas cuando el aire a baja presión se encuentra con el aire a alta presión.
En segundo lugar, cada pala de la hélice agrega área de superficie a la aeronave, lo que aumenta la resistencia parásita .
Entonces mi pregunta es, ¿y si ambas hélices están rodeadas por un conducto? Suponiendo que encaje perfectamente, el conducto neutralizará los vórtices de las puntas de las alas, por lo que ahora todo lo que queda es la resistencia parásita.
Ahora, ¿no podría simplemente usar 2 hélices que igualen el área de superficie de una sola hélice grande y obtener la misma eficiencia sin arrastre parásito adicional?
En una nota similar, ¿podría usar solo 1 hélice pequeña rodeada por un conducto y alcanzar una eficiencia similar (si no mejor) que una hélice grande rodeada por el mismo conducto?
Digo "si no mejor" porque la hélice más pequeña tendría menos área de superficie, por lo tanto, menos arrastre parásito.
Los conductos solo se utilizan para hélices muy cargadas de un radio muy pequeño, es decir, la etapa de ventilador de los motores turbofan. Para cargas de disco más bajas, una cubierta o conducto crearía más fricción de la que ahorra en eficiencia.
Si el número de Mach de la punta de la hélice es lo suficientemente bajo (por ejemplo, por debajo de Mach 0,9), entonces la hélice única de diámetro máximo será la forma más eficiente de crear empuje. Esta condición se cumple cuando tanto la velocidad de vuelo como el empuje por área del disco de la hélice (carga del disco) son bajos.
A medida que la aeronave se vuelve más rápida, la mejor forma de limitar el número de Mach de la punta es reduciendo el diámetro de la hélice. Ahora se necesitarán más palas para crear el empuje deseado, y la interferencia entre ellas reducirá la eficiencia. Además, la mayor carga del disco dará como resultado más pérdidas por remolino , y ahora se vuelve atractivo hacer funcionar una segunda hélice contrarrotante detrás de la primera. Los dos pueden estar juntos o, incluso mejor, en extremos opuestos de la aeronave .
Mirando una pala de hélice giratoria estática, como funcionando en un banco de pruebas, es fácil imaginar cómo una hélice de una pala sería más eficiente y cómo las palas múltiples no tendrían un flujo de aire "limpio" debido a la turbulencia de las palas. De hecho, esto es cierto y muy notable cuando se comparan los fanáticos con los accesorios y es una teoría popular.
Sin embargo, es importante darse cuenta de que un apoyo que se mueve a través del aire sigue una trayectoria helicoidal en 3 dimensiones. Si viaja lo suficientemente rápido, las 2 cuchillas no interferirán. Este sería un excelente proyecto de túnel de viento. Además, el tono jugaría un papel, y estudiar el tono frente a la "velocidad de interferencia mínima para x número de palas en varias condiciones de tono" sería mi disertación du jour, o durante muchos meses.
En segundo lugar, las hélices de una sola pala son muy duras para los rodamientos y se sabe que sufren problemas de vibración, que deben evitarse como una plaga en los aviones.
El puntal de 2 palas se puede equilibrar perfectamente y es muy eficiente. No es de extrañar que sea la pala elegida para aviones ligeros, con 3 palas también bastante comunes cuando la distancia al suelo se convierte en un problema con motores más potentes.
La pala 1, aunque en realidad se aplicó con motores de baja potencia en el pasado (Piper Cub) y produjo alguna mejora en la eficiencia, debe equilibrarse con contrapeso.
Peter Kämpf
YAH salva
Peter Kämpf