¿Cuál es el uso de tanto torque en las hélices?

Incluso los motores eléctricos pequeños de 1 hp pueden alcanzar esas RPM

Sí, pero puede mantener ese RPM cuando algo intenta detenerlo, esa es la pregunta. Los motores de combustión de 1 hp también pueden llegar a 2700 rpm, pero no se le puede acoplar una hélice, clavarla en el aire y esperar que mantenga las RPM. Se necesita mucho torque para crear un empuje aerodinámico.

Es un hecho que los motores eléctricos son mucho mejores para producir torque que los motores de combustión. Un motor eléctrico produce un par casi máximo desde el principio, con el rotor parado. El motor de combustión necesita generar RPM para generar torque. Este artículo compara los motores eléctricos con los motores de combustión para accionar una bomba hidráulica: un motor eléctrico de 20 hp puede hacer el trabajo que puede hacer un motor de combustión de 50 hp.

Motor eléctrico:

Motor de combustión: par intermitente significa pulso de par de combustión.

Pero espera, ¿es eso posible? La potencia es potencia, el kilovatio es el kilovatio, y no importa qué motor usemos para generar los kilovatios, todos deben equivaler a cantidades iguales dice la primera ley de la termodinámica, la conservación de la energía. Pero sí importa, ya que con un motor de combustión el par es función de las RPM. Por lo tanto, aumente las RPM y la potencia aumenta debido al aumento de las RPM y al aumento del par. A RPM más bajas, el motor de combustión puede simplemente carecer del par para acelerar, mientras que el motor eléctrico tiene una curva de par casi plana.

Lo mismo ocurre con los motores fuera de borda, al comparar los de 2 tiempos con los de 4 tiempos. El 2 tiempos tiene mucho más torque a bajas revoluciones, el 4 tiempos puede tener la misma potencia, pero es posible que nunca alcance las altas revoluciones porque carece de la capacidad de hacer que el barco planee.

Pero yo divago. Para volver a sus preguntas:

De que sirve tanto torque, y que pasa si hay menos torque a las mismas RPM

Para mantener el eje de salida a estas RPM mientras la hélice empuja todo ese aire hacia atrás. Eso requiere una gran cantidad de torque. Si hay menos torque a las mismas RPM, se producirá menos empuje y el avión no volará tan rápido.

¿Puede un motor eléctrico funcionar de manera similar al Lycoming IO-360 con el mismo máx. RPM, pero con solo la mitad del par de este último?

Bueno, lo sorprendente es que un caballo de fuerza no es un caballo de fuerza. Parte del problema radica en las funciones de salida de caballos de fuerza, por lo que tal vez se pueda usar un motor eléctrico con una clasificación de hp más baja. Pero una cosa está muy clara: a las RPM de la hélice, se requiere un cierto torque a cierta velocidad para mantener la hélice girando. Esta cantidad de par siempre será la misma, independientemente del tipo de motor que la produzca.

Estás ignorando la resistencia del aire. Un diminuto motor eléctrico puede acelerar la hélice a 2700 rpm en el vacío . Pero a 1 bar, la hélice se mueve contra el aire (efectivamente bombeando aire de un lugar a otro), y esto requiere torsión.

Un motor con menos potencia no podrá hacer girar la hélice a 2700 rpm.

Con un accesorio de paso variable, debería poder observar esto. Establezca el paso en 0 y el motor puede girar la hélice sin problemas. A medida que aumenta el cabeceo, también lo hace la cantidad de aire movido por la hélice, y el motor usará más combustible para seguir funcionando a la misma velocidad, hasta alcanzar la potencia máxima de salida del motor.

Cuando deja de aplicar torsión a la hélice mientras la aeronave está estacionaria, la hélice dejará de girar. Si la hélice es impulsada por un motor de pistón, se detendrá abruptamente, porque la carrera de compresión requiere mucha potencia. Si tuviera que desacoplar la hélice del motor, la hélice se detendría un poco más gradualmente, porque la resistencia depende de la velocidad (menor velocidad = menor resistencia).

Cuando deja de aplicar torsión a la hélice durante el vuelo, la velocidad de la aeronave comienza a empujar la hélice y la hélice actúa como un molino de viento. La resistencia en esta configuración significa que su avión perderá velocidad rápidamente.

No son las RPM las que mantienen el vuelo del avión. Es el poder el que lo hace.

A medida que la aeronave se mueve por el aire, experimenta resistencia. Dado que la resistencia actúa en la dirección (opuesta) del movimiento, realiza trabajo en la aeronave y le quita energía. Esta energía debe ser reemplazada por el motor. Si no es así, la aeronave disminuirá la velocidad (se agota la energía cinética) o desciende (se agota la energía potencial).

La resistencia se presenta en dos formas: inducida y parasitaria. El arrastre parásito es causado más o menos por la "fricción" con el aire (en realidad, es bastante complicado). Todo lo que se mueve a través de un fluido lo experimenta.

Más interesante es la resistencia inducida, que es experimentada por un perfil aerodinámico que genera sustentación. Para hacer que el aire empuje hacia arriba sobre el ala, debe empujar hacia abajo debido al principio de acción y reacción. Sin embargo, esto aumenta la energía cinética del aire y eso debe venir de alguna parte. Debido a esto, no es posible empujar directamente hacia abajo. Más bien, es inevitable un componente hacia adelante que realiza un trabajo negativo en el plano para proporcionar esta energía. Este es el arrastre inducido.

Ahora una hélice funciona como un ala. Se mueve por el aire y lo empuja, por lo que experimenta una resistencia tanto inducida como parasitaria. El arrastre debe oponerse al par, de lo contrario, agotará la energía cinética de rotación de la hélice y la hélice se detendrá.

El motor debe tener suficiente potencia para proporcionar la energía tan rápido como todas las formas de arrastre la agoten.

Cuando coloca una hélice al final del eje de un motor y desea girar esa hélice a unas rpm dadas, la existencia de la atmósfera induce un par de resistencia que debe ser compensado por un par de acción igual y opuesto suministrado por el motor. . A cualquier rpm estable, la relación es:

potencia suministrada = velocidad angular x par.

Evidentemente, y para una velocidad angular dada, si la potencia suministrada al puntal es muy alta, el par lo será también...

Todo depende de la hélice que se pueda utilizar:

• La hélice debe girar a la mayor cantidad de RPM posible porque la fuerza es proporcional a la velocidad al cuadrado y uno quiere un PropPhiW lo más pequeño posible (el AOA requerido por la geometría de velocidad de la hélice/velocidad del aire). Menor PropPhiW significa mayor eficiencia.
• Las puntas del puntal deben girar por debajo de la velocidad del sonido, o de lo contrario, fuerzas de fricción adicionales masivas (-> elevación/arrastre entra en el sótano)
• El AOA0 del accesorio (la diferencia entre el conjunto PropAOA - PropPhiW) debe estar al máximo. punto de elevación/arrastre (más a menudo alrededor de 4-6 °).

Para hacer que la hélice gire, se necesita torsión en primer lugar, suficiente para llevar la hélice a la región de alta eficiencia (PropPhiW baja) en sentido de la velocidad y a la región máxima de elevación/arrastre (AOA0).

Tener mucho torque hace que la configuración sea más fácil, uno tiene más opciones, pero ciertamente necesita una hoja de Excel para analizarlo completamente, operar fuera del óptimo cuesta mucha eficiencia.

NO. Comience con el accesorio. ¿Qué cantidad de potencia hará girar esa hélice a 2700 rpm? 1 hp? No.

Volvamos a James Watt una vez más y veamos qué está haciendo el caballo: ¡levantando peso!

Los caballos de fuerza y ​​el torque se han combinado en definiciones modernas desde aplicaciones hasta límites de combustión interna. Para alardear de la potencia, queremos rpm lo suficientemente altas como para que fluya una gran cantidad de combustible al motor, pero no demasiado altas como para quemarlo. Los problemas de fricción y transferencia de calor limitan las revoluciones por minuto de los motores de los aviones de combustión interna, los jets funcionan un poco mejor, pero aun así se debe tener cuidado de no sobrecalentarse.

Por lo tanto, puede comparar el par de su eje de transmisión / engranaje con el par de arrastre de su hélice, pero no se "desperdicia" torsión, simplemente quema tanto combustible como sea necesario para hacer girar la hélice a unas rpm determinadas.