Modelado de hélices

Necesito un modelo (muy) aproximado de una hélice en un avión.

Mi pregunta principal es esta: ¿cuál sería la relación entre:

  • Tasa de rotación de la hélice
  • Velocidad de la aeronave
  • Fuerza generada por la hélice

Por otro lado, ¿cuál sería la relación entre lo anterior y:

  • ¿Energía necesaria para impulsar la hélice?
  • Fuerza de rotación entre la hélice y el cuerpo del avión.

¡Cualquier idea sería muy útil, incluida la afirmación de que no he dado suficiente información!

Gracias

¿Por qué no fijas la eficiencia de la hélice (al 75%) y luego usas la fórmula aquí como tu modelo? Esto contiene todo lo que mencionas.
Gracias, sin embargo, aún queda la cuestión de cómo cambia la fuerza de empuje con respecto a la velocidad del avión.
¿No dice que, manteniendo el resto constante, el empuje multiplicado por la velocidad permanece constante? Por ejemplo: si la velocidad se duplica, entonces el empuje se reduce a la mitad.

Respuestas (1)

Tienes suficiente información. Una hélice es solo un tipo complicado de ala.

Suponga que la aeronave avanza a una velocidad aerodinámica de, digamos, 150 km/h.

Suponga que la hélice gira a una velocidad angular de, digamos, 40 revoluciones por segundo (hz).

A partir de eso, si observa la superficie de la hélice en un radio particular desde el centro, como 1 metro, puede determinar el ángulo de la trayectoria helicoidal seguida por esa parte de la hélice a través del aire y la velocidad a la que viaja. El aire.

Luego suponga que tiene un ángulo de ataque particular, como 10 grados o 0,18 radianes, y tiene un "ancho" particular, que es la longitud de la cuerda de su perfil aerodinámico. A partir de eso, puede averiguar cuánto "ascenso" y "arrastre" está generando, y cuál es la dirección de esas fuerzas en relación con la línea central del avión.

Ahora, si solo hace eso para un rango de radios diferentes en la hélice (es decir, realiza una integración), puede calcular cuánto empuje genera la hélice y cuánta potencia necesita. No lo olvides, eso es por pala de hélice . Las hélices típicas tienen 2 o 3 palas, pero pueden tener hasta 6.

Esto sigue siendo solo un cálculo aproximado porque depende de cosas como la forma de la punta de la hélice, del mismo modo que la forma de las puntas de las alas de un avión marca la diferencia en la cantidad de resistencia que se produce.

Tenga en cuenta que si el empuje es mayor que la resistencia de la aeronave, la aeronave ascenderá. Si es menor, será descendente.