¿Qué es una hélice biplano y qué tan eficiente es?

Se trata esencialmente de dos hélices apiladas una encima de la otra. Puedes verlo en esta foto de un Lazair .

En cuanto a por qué fueron elegidos para el Lazair ,

Muchos han preguntado por qué Ultraflight optó por hélices dobles apiladas en forma de biplano. Esta es una configuración muy singular y llama mucho la atención. Aparentemente, cuando Ultraflight cambió al Rotax 185, probaron varias hélices diferentes. El problema era que los 185 tenían una ranura de llave de aspérula en el cigüeñal y rompían la manivela cada vez que el motor tosía o retrocedía al arrancar. Este fue un problema bastante serio. Después de mucha deliberación, se determinó que la inercia rotacional de las hélices era demasiado para que la manejara la manivela.

Dale no pudo localizar una hélice de dos palas lo suficientemente ligera como para satisfacer la necesidad. Sin embargo, dado que habían estado produciendo muchos de los primeros lazairs con motores Pioneer equipados con un solo puntal de plástico, le sobró una tonelada que se ajustaba a los pioneros. Descubrió que estos podían "duplicarse" y ayudar a producir el empuje adicional que el Rotax 185 era capaz de producir sobre los motores Pioneer de 5,5 hp.

Parece ser una forma rápida de obtener más empuje de los puntales sin aumentar demasiado la masa de los puntales.

Según el paso y la superficie aerodinámica de las palas, una hélice biplano como la que se usa en el Lazair puede ser más o menos eficiente que una hélice convencional de cuatro palas del mismo diámetro. La interferencia entre las palas provoca una resistencia adicional (que absorbe potencia sin crear un empuje adicional), pero la turbulencia de cada pala afecta a la siguiente en un diseño convencional de cuatro palas, con efectos similares, especialmente en un diseño de paso más plano o a baja velocidad. .

La ventaja potencial de la hélice biplano es que, suponiendo que los cubos tengan seis u ocho pernos de transmisión de par (o incluso cuatro, aunque esa disposición es menos versátil), las palas pueden disponerse con la hélice delantera directamente delante de la trasera (verdadera biplano). hélice), o uno o dos orificios delanteros o traseros en rotación. Sin la prueba del túnel de viento, es imposible estar seguro, pero esperaría que un arreglo con la hélice delantera arrastrando a la popa por una fracción de revolución esté más libre de efectos de interferencia y, por lo tanto, sea más eficiente, posiblemente más eficiente que un cuatro. diseño de hoja con el mismo diámetro, paso y área de hoja.

Una hélice de biplano es una hélice apilada sobre otra, similar al ala de un biplano.

Esto parece ser muy ineficiente. El espacio entre las palas apiladas parece una cuerda en la punta y un cuarto de cuerda en la raíz. Esto debería causar problemas con la alta presión debajo de la hoja superior que interfiere con la baja presión sobre la hoja inferior. Como mínimo, las hojas deben estar más separadas.

Aquí hay un análisis de la eficiencia del ala biplano en relación con la separación como porcentaje de la cuerda. La eficiencia es un 10,5% mayor cuando el espacio/acorde es de 1,5 en comparación con 0,75. No llega a 0,25, pero parece que sería mucho peor, ya que la caída de 1,5-1,25 en la brecha de sustentación/arrastre es del 3 % y la caída de 1-0,75 es del 4,2 % al 4 %. Es probable que esta configuración pierda entre un 6 % y un 18 % en comparación con una brecha en el acorde de 1,5. La entrada de brecha/acorde de .075 en la tabla parece un error tipográfico.

La referencia muestra que la eficiencia de un biplano es menor que la de un monoplano similar, aunque no está del todo claro si el área del ala, la envergadura o la cuerda se mantienen constantes para esa comparación. También establece que el escalonamiento positivo (ala superior por delante de la inferior) en una cuerda de 0,4 da un 5 % más de eficiencia, por lo que rotar la cuerda de 0,4 del puntal superior sería beneficioso en comparación con el apilamiento vertical que se muestra.