¿Cuál es la fuerza para cambiar el paso de una hélice de paso variable?

En este momento estoy luchando con el problema de que tengo una idea de cómo calcular esta fuerza utilizando la teoría del elemento de pala y repasando una pala de hélice completa para calcular el par dentro de la pala. Necesito este par para calcular la fuerza necesaria para cambiar mi cabeceo durante el vuelo. ¿Es la teoría del elemento de pala la forma correcta de calcular esto?

Fuerzas en una pala de hélice

Fuente: Nelson, Wilbur C.: Principios de la hélice del avión (John Wiley & Sons, 1944).

También me falta información sobre los datos del perfil aerodinámico. ¿Hay una buena estimación de qué tan alto será el coeficiente de torque? ¿Hay una buena base de datos de superficies aerodinámicas para hélices en línea?

La suposición de que cm=-1/4*ca no funciona, ya que los perfiles de las hélices ni siquiera son placas.

depende de la hélice, de la velocidad a la que estés volando, del brazo disponible para aplicar la fuerza (misma fuerza, pero el doble de brazo da el doble de par)
Pregunta editada para aclarar Solo para corregirlo: no estoy buscando el par que mi motor tiene que entregar para que la hélice gire, pero estoy buscando el par que generan mis palas, para calcular la fuerza para un servo eléctrico / mecanismo hidraulico necesito cambiar mi cabeceo en vuelo. Como se trata de una hélice de paso variable, la velocidad a la que estoy volando debería ser de menor importancia, ya que mi ángulo de ataque (y, por tanto, mi coeficiente de par), así como la velocidad de rotación, son mucho mayores. Espero un método general, pero en mi caso de aplicación será un avión con Ma<0.3
Según esta publicación , el simulador de vuelo X-Plane utiliza la teoría del elemento de pala en el disco de apoyo, que proporciona la resistencia y, por lo tanto, el par.
Esto no responde la pregunta, pero este enlace brinda excelente información sobre cómo funcionan una hélice de velocidad constante y su gobernador. No sé cuánta presión de aceite de motor se necesita para cambiar el paso, o cuál podría ser la fórmula para hélices 2,3,4 blae.< boldmethod.com/learn-to-fly/aircraft-systems/… >
¿Estás construyendo desde cero una hélice de paso variable?

Respuestas (1)

En una hélice bien diseñada, el eje de la bisagra está muy cerca de la línea que conecta los centros de presión, por lo que el momento de cabeceo aerodinámico es bastante pequeño. La fuerza principal es la fricción; tenga en cuenta que la fuerza centrífuga de las palas en el cubo ejercerá una carga considerable sobre los cojinetes de las palas, por lo que la fricción aumenta con la velocidad de rotación. Las hélices normales tienen cojinetes lisos; si conoce la masa de la hoja, la velocidad de rotación y el coeficiente de fricción, puede calcular el par de arranque de una hoja.

Dado que las palas de la hélice tienen cierta inclinación (pero no mucha), el centro de presión se mueve hacia adelante con un ángulo de ataque creciente. Esto alejará la hoja de un ángulo de ataque medio; en otras palabras, el momento aerodinámico está desestabilizando el paso de la hélice.

Llamando a @PeterKämpf a la sala de chat , llamando a Peter Kämpf a la sala de chat de cortesía blanca.
¿Me equivoqué en algo con la aerodinámica? Con el aumento del ángulo de ataque, el coeficiente de torsión (cm) debería disminuir, no aumentar (suponiendo que estamos en el área lineal), como usted indicó. Por lo tanto, debería obtener un momento estabilizador para ángulos de ataque más altos y no uno desestabilizador.
@Lumis: Eso depende completamente del eje alrededor del cual mide el par. Si usa el acorde de cuarto, el coeficiente idealmente debería ser constante. Si coloca el eje de rotación en aproximadamente un tercio de la cuerda (lo que normalmente hacen los diseñadores de hélices), el coeficiente tiene un gradiente positivo (inestable) sobre AoA.
¿Hay algún tipo de literatura o fuente con ejemplos sobre el eje de rotación? ¿Tal vez incluso algo que podría usar para citar?
@Lumis: la raíz de una pala de hélice de paso variable es cilíndrica, y el centro de este cilindro es el eje de rotación. Tal vez google.com/patents/US2496169 sirva .
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