¿Por qué no existen configuraciones de hélices contrarrotantes con más de dos hélices?

No pude encontrar un solo ejemplo de más de dos hélices apiladas axialmente en una configuración contrarrotante . Hay una gran cantidad de configuraciones de hélices contrarrotantes, pero siempre es una combinación de dos hélices en el mismo eje, no cuatro o seis.

¿Por qué no se usa un motor de pistón para hacer funcionar más de dos hélices estándar en un solo eje? ¿No se ha probado (o al menos probado) en más de 100 años de historia de la aviación?

(Esta pregunta no se trata de turboventiladores/turborreactores, pero tampoco pude encontrar nada para ventiladores con conductos: dos accesorios en un solo eje es un máximo).

La solidez de la hoja se explica aquí :
Los accesorios de rotación contraria se explican aquí :

Un aumento en el número de palas parece reducir la eficiencia, mientras que un aumento en las hélices en un eje parece aumentar la eficiencia.

diseño del eje Es mucho más complicado cuantos más ejes móviles necesite incrustar entre sí.
¿Cuál sería la ventaja de esto? Solo hay dos direcciones en las que cada hélice puede girar, y ¿por qué uno querría tener varias hélices en el mismo eje girando en la misma dirección, en lugar de una sola hélice con más palas?
He agregado dos referencias en mi pregunta original. Aumentar la relación de solidez de la hoja es la peor técnica que se podría emplear para empaquetar más empuje en el mismo espacio, al contrario de la Contra-roración que parece dar algún beneficio.
Supongo que son rendimientos decrecientes. El primer accesorio CR te da una mejora de 6-16, pero dudo que el siguiente te dé tanto y la complejidad mecánica tiene que volverse totalmente loca con tres o más ejes girando uno dentro del otro. Así que la conjetura es que no ayuda mucho y cuesta mucho.
Pienso que especialmente en un avión de ala giratoria, una pila de cuatro rotores no solo sería obscenamente compleja, sino que en términos de las tensiones involucradas en toda la estructura, parecería probable que tendría que ser un vehículo de baja maniobrabilidad. De lo contrario, correría el riesgo de fracturar la pila y convertirse en una roca.

Respuestas (1)

No, apilar más hélices reducirá la eficiencia. El caso con dos es una excepción porque la segunda hélice se beneficia de operar en la estela de la primera. En total, ambas hélices aceleran el aire hacia atrás sin añadir pérdidas por remolino.

Sin embargo, la eficiencia de la hélice disminuye al aumentar la velocidad del flujo por delante de la hélice. Esto significa que cualquier otra hélice que opere en el flujo acelerado de una hélice precedente tendrá una eficiencia menor. Generalmente, será mejor extender las hélices hacia los lados que ponerlas en línea.

Tenga en cuenta que las hélices contrarrotantes son dominio exclusivo de motores muy potentes con una carga de disco muy alta . Los diseños más recientes prefieren usar más palas y evitar la pesada caja de engranajes, pero la eficiencia de dichas hélices es menor que la de las hélices con menor carga de disco y menos palas. En cierto modo, la eficiencia de las hélices de ocho palas que se muestran a continuación es similar a la de cuatro hélices de dos palas en secuencia, pero es mucho más fácil de construir con todas las palas y su mecanismo de paso en un solo eje.

Motores T-56 con hélices Hamilton-Sundstrand NP2000 en un LC-130
Motores T-56 con hélices Hamilton-Sundstrand NP2000 en un LC-130. Fotografía de Robyn Waserman, Fundación Nacional de Ciencias (Fecha tomada: 21 de noviembre de 2008)

En general, ¿no es preferible tener un ala reventada, y cuanto más ala puedas obtener, mejor? Las penalizaciones de complejidad (y peso) añadidas que obtienes de los accesorios contrarrotantes parecen superar las ganancias, excepto quizás en una gama limitada de escenarios.
@egid: El ala volada solo ayuda durante el despegue y el aterrizaje, pero es una fuente de resistencia adicional en el tiempo entre los dos. La mayor velocidad de flujo y la turbulencia en la estela crean un arrastre más viscoso.
Ah, interesante. Tiene sentido.
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