¿Es posible pegar dos hélices de '2 palas' para obtener una hélice de varias palas?

¿El flujo de aire de las palas de la hélice interfiere entre sí y disminuye el empuje general? ¿Debo considerar la hélice de paso alto para este propósito?

Mi propósito: estoy buscando una hélice de cuatro palas de 20 pulgadas para un dron de cola. Pero comercialmente no encuentro nada parecido. Entonces comencé a pensar en hacer una hélice de 4/6 palas con hélices de 2 palas. La densidad de empuje es mi primera prioridad en comparación con la eficiencia.

El aumento del número de palas interfiere entre sí, pero no disminuye el empuje. Todo lo contrario, aumenta el empuje (es por eso que ves puntales de múltiples palas). Lo que sí disminuye es la eficiencia (debido a la interferencia). Lo que significa que quemas más combustible por la misma cantidad de empuje. Pero obtienes un empuje máximo más alto

Respuestas (3)

Claro, esto no solo es posible, sino que incluso tiene algunas ventajas sobre las hélices de un solo plano. El problema es que lo ideal es que los dos giren en direcciones opuestas para cancelar el par y la vibración.

Estás construyendo una hélice de rotación contraria :

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En la imagen se muestra un kit de caja de cambios contrarrotatoria de Sun Flightcraft para motores Rotax 503 y Rotax 582.

Aunque son más eficientes (del orden del 10%) que las hélices de un solo plano, también son mucho más complicadas de diseñar. La caja de cambios será más pesada y más difícil de mantener. Y también suelen ser mucho más ruidosos, aunque se afirma que el kit Rotax que se muestra arriba es más silencioso.

No son solo para motores pequeños. Aquí hay un bombardero estratégico Tu-95 :

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En helicópteros, la misma idea se llama rotores coaxiales :

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Las hélices "corrotantes" también son posibles, pero mucho menos comunes, ya que las ventajas clave (eficiencia y cancelación del par y la vibración) se reducen o se pierden. Sólo pude encontrar algunos trabajos académicos sobre él. Aquí hay otro .

La rotación contraria necesita hardware adicional. Simplemente no quiero hacerlo debido a la complejidad y el costo. ¿Qué tal si literalmente nos mantenemos unidos?
@SRD Posible, seguro. No sé sobre la eficiencia. Pude encontrar un artículo breve al respecto, pero no muchos datos prácticos. Mi instinto es que, como aficionado, estaría mejor con un accesorio de un solo plano. Sin embargo, no soy un aerodinámico.
@SRD ¡ Aquí tienes ! Tesis de maestría sobre el mismo. Tal vez eso ayudaría.
Bastante seguro de que no están construyendo un sistema de rotación contraria para un dron de cola. Estos brillan en el ámbito del hardware militar de alta gama, pero para una construcción casera, la disponibilidad de COTS supera la eficiencia.
@Therac sí ... OTOH, un sistema de contrarrotación para un dron no es tan difícil de construir como uno para aviones tripulados. Podría hacerse básicamente con dos engranajes de plástico y una goma elástica.
Alternativamente, me pregunto qué tan bien funcionaría usar el motor solo para impulsar la rotación diferencial de las hélices, es decir, tener el motor fijado a una de las hélices y conducir la otra relativamente, pero ambos girando libremente contra el fuselaje. Por supuesto, esto requeriría contactos de cepillo para alimentar el motor, pero eso definitivamente es factible.
Tu-95 usa una caja de cambios planetaria muy astuta, una lectura muy divertida, pero he desplazado el enlace en este momento. Probablemente no sea relevante para un dron pequeño.

Se hace en ocasiones, para ultraligeros y paramotores. Como esto:

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También he visto dos unidades de 3 palas unidas de la misma manera para formar una unidad de 6 palas.
Ese va a ser incómodo ya que el círculo de pernos no se alinea a 90 grados, realmente querrás un círculo de pernos de 8 orificios o hacer un puntal de 6 palas.
@BrianDrummond: ¿Sería óptimo un ángulo de 90 grados para hojas que no son coplanares? Yo pensaría que un ángulo más pequeño sería mejor, ya que la hélice que está en el frente tardaría menos tiempo en limpiar el lavado de hélice de la trasera que el que tardaría la hélice de atrás en limpiar la hélice de adelante.
@supercat Tienes razón. En una hélice, poner una pala más hacia adelante requiere que avance para acercarse a su trayectoria de punta original.
@Brian Drummond Las unidades de dos hojas acabadas se montan primero con adhesivo a 90º y luego se taladran.
@xxavier Eso funciona. Aunque dependiendo del grosor y el paso del puntal, 90 grados no serán óptimos, según otros comentarios.

Cualquier 'unidad' de hélice ha sido diseñada para un determinado conjunto de condiciones: velocidad de rotación/velocidad del aire/potencia/etc.

Si luego duplica de alguna manera, puede estar seguro de que, en las mismas condiciones, la nueva unidad será menos eficiente.

Además, la unidad más eficiente, en igualdad de condiciones, es una hélice de una sola hoja: algunos modelos de aviones pequeños usan esta configuración porque la velocidad máxima es relativamente baja (las velocidades máximas supersónicas son "Algo malo"), por lo que diseñar una unidad con También es muy probable que las cuchillas sin una buena razón sean menos eficientes.

También se ha utilizado una hélice de una sola pala en al menos un ultraligero tripulado. Conocí a un tipo que ha volado así, pero no puedo proporcionar más detalles. En otra nota, en los ejemplos mencionados en la respuesta relacionada aviación.stackexchange.com/a /84188/34686 , es posible que las unidades se diseñaron específicamente para usar de esta manera, para facilitar la fabricación o por economía en caso de que uno la cuchilla está dañada necesita ser reemplazada.
La desventaja de un bajo número de palas es que obtienes menos empuje para tu diámetro. Duplicar el número de palas en el mismo diámetro será menos eficiente, pero le dará más empuje para el mismo diámetro y velocidad. Es una compensación: ¿una hélice grande y eficiente o una compacta menos eficiente? Todo se reduce al hecho de que el impulso es mv y la energía es proporcional a mv^2. Reduzca el área de la hélice y terminará necesitando impartir el doble de velocidad a la mitad de la masa de aire, lo que usa el doble de energía.
¿Es posible pegar dos hélices de '2 palas' para obtener una hélice de varias palas?
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