¿Qué otra(s) ventaja(s) te ofrece un puntal ajustable?

No son solo las RPM operativas las que son pertinentes. También es el paso de las palas.

Si el paso de las palas de su hélice está optimizado para el rendimiento de despegue/ascenso, será aerodinámicamente ineficiente a velocidades aerodinámicas reales altas, como dar pequeños pasos en una cinta de correr que va muy rápido. (Funciona, pero desperdicia energía.)

Lo contrario también es cierto. Si tiene un accesorio de "crucero" en su avión, funcionará mal en el despegue cuando la velocidad del aire sea lenta, como dar grandes zancadas en una cinta de correr que apenas se mueve.

Si quieres optimizar la mecánica de tu cuerpo, cambias tu modo de andar en función de la velocidad a la que necesitas ir, para no desperdiciar energía. Si desea optimizar una hélice, cambie su paso en función de la velocidad del aire que ingresa, por lo que no está desperdiciando energía.

Además de las ventajas aerodinámicas (tanto el motor como la hélice pueden funcionar a su velocidad óptima para lograr la mejor eficiencia) ya mencionadas en las otras respuestas, existe una importante ventaja de seguridad: una hélice de paso variable se puede colocar en bandera de modo que su resistencia después de una falla del motor sea minimizado. Esto es crítico para muchas aeronaves multimotor para poder seguir siendo controlables después de una falla del motor.

En muchas hélices de paso variable, el paso de las palas se puede aumentar hasta el punto en que la línea de cuerda de las palas sea aproximadamente paralela al flujo de aire que se aproxima. Este proceso se conoce como emplumado.

La puesta en bandera de la hélice durante el vuelo, en un motor que ha fallado o se ha apagado intencionalmente, reduce en gran medida la resistencia que se produciría con el paso de las palas en cualquier otra posición. En un avión de un solo motor, como un planeador a motor, poner en bandera la hélice cuando el motor está apagado da como resultado un aumento significativo en la distancia de planeo. En una aeronave multimotor, poner en bandera la hélice de un motor averiado da como resultado una reducción de la resistencia y una reducción de la guiñada adversa, lo que mejora enormemente las características de manejo con el motor apagado y el rendimiento de vuelo con el motor apagado de la aeronave.

^{( SKYbrary - Desvanecimiento )}

Ver también: ¿ Qué significa el calado y cómo funciona técnicamente?

La comparación con la caja de cambios de un coche es desafortunada y da lugar a malentendidos...

A las velocidades aerodinámicas pequeñas típicas del despegue, el flujo de entrada en el plano del rotor también es pequeño, y la hélice necesita una pequeña cantidad de cabeceo para producir una gran cantidad de empuje a las revoluciones máximas del motor, las palas trabajan en el ángulo de ataque para mejor L/D.

Pero, en vuelo de crucero, hay una entrada importante en el plano del disco de la hélice, esa entrada reduce el ángulo de ataque y, en esas condiciones, la hélice puede entregar suficiente empuje a las máximas revoluciones del motor (es decir, con las palas funcionando). en el ángulo de ataque para mejor L/D) solo si el tono es sustancialmente más alto que en el despegue...

Esa es la razón de ser del puntal ajustable...

Las hélices se vuelven más efectivas cuanto más rápido giran. El factor limitante es la velocidad de la punta de la pala, que debe permanecer subsónica. Entonces, una hélice de un tamaño determinado ofrecerá el máximo empuje cuando sus RPM proporcionen una velocidad de punta de pala de alrededor de Mach 0,8.

El empuje máximo es necesario especialmente para el despegue y la velocidad máxima. Cuando el avión está parado en el suelo, la hélice gira completamente hacia los lados, pero cuando va a gran velocidad tiene que seguir una trayectoria en espiral mucho más inclinada a través del aire que se aproxima. Estas condiciones variables solo se pueden cumplir variando el paso de las palas.

Paso inverso - Empuje inverso

Si el ángulo de cabeceo es negativo (inverso), entonces se produce una cantidad significativa de empuje en la dirección opuesta a la normal. Esto puede ser útil para mejorar la distancia de frenado al aterrizar e incluso rodar en reversa. https://www.skybrary.aero/index.php/Reverse_Pitch#:~:text=When%20installed%2C%20reverse%20pitch%20is,of%20motion%20of%20the%20aircraft .

Paso cero: ralentí

En algún lugar alrededor de un ángulo de cabeceo de cero, el empuje neto se vuelve cero (hacia adelante o hacia atrás). En este punto se minimiza la carga aerodinámica sobre el puntal. Esto elimina el empuje no deseado cuando queremos quedarnos quietos en la pista, así como también minimiza el consumo de combustible durante el ralentí.

Eficiencia de la hélice con paso, tomado de Aerodynamics for Naval Aviators, HHHurt, 1965

Las hélices de paso fijo deben diseñarse para una velocidad de vuelo específica, lo que invariablemente sería un compromiso entre el despegue y el rendimiento de crucero. Al variar el paso de la hélice, podemos mover las palas de la hélice en diferentes ángulos de ataque, y disminuimos la velocidad de las puntas de las palas para mantener constante su velocidad relativa (suma de las velocidades tangencial y de flujo libre). Por lo tanto, podemos hacer funcionar la hélice con una eficiencia similar a todas las velocidades de vuelo.

Hacer funcionar las palas en ciertos ángulos de ataque no es tan simple como parece, con diferentes velocidades tangenciales a lo largo del radio de la hélice, la corriente libre y las velocidades tangenciales producirán diferentes ángulos de flujo (más alto en el centro, menos en la punta). Para lograr el mismo ángulo de ataque en todas partes a lo largo de la hoja, necesitaremos girar la hoja, pero como no podemos cambiar el giro en vuelo, podemos optimizar solo para una condición de vuelo y contentarnos con un compromiso.

Giro de la pala de la hélice. La hélice está emplumada en esta imagen, la hélice gira en sentido contrario a las agujas del reloj desde la perspectiva del piloto (esta pala se mueve hacia abajo).

Otro aspecto está relacionado con el rendimiento del motor. Los motores alternativos (pistón) solo recientemente tenían sistemas electrónicos de inyección de combustible, por lo que la mayoría de los motores aeronáuticos dependen de tener un acelerador que restringe el flujo de aire al motor para ajustar la potencia. Hacer funcionar el motor a potencia parcial con un acelerador es bastante ineficiente, ya que el motor gasta energía activamente para aspirar aire a través del acelerador (es por eso que los motores de automóviles más nuevos tienen sincronización variable de válvulas y cierre de cilindro y demás, para ajustar la potencia del motor sin ahogarlo). Al hacer funcionar el motor a RPM más bajas que donde produce la potencia máxima, podemos hacer funcionar el motor a una configuración de aceleración más alta (idealmente a toda velocidad) con la misma potencia.

Gráfico dinamómetro Porsche 930. Aumentar el paso de las aspas reduce las RPM y mueve la potencia (gráfico rojo) hacia la izquierda del gráfico, lo que significa menos potencia a máxima potencia.

Mooney utilizó el motor del Porsche 930 como motor aerodinámico, con una reducción de 0,442:1.