¿Por qué los aviones no usan hélices con más palas como la admisión en un fanjet?

La entrada de aire en un ventilador normalmente tiene muchas aspas pequeñas en ángulo. Una bomba de viento en una película estadounidense puede tener muchas aspas de listones anchos. Mi ventilador de escritorio tiene 3 aspas muy grandes y parece bastante efectivo.

Me parece que si cada hoja proporciona empuje, cuantas más hojas tenga, más empuje podría esperar. También me parece que una hélice con más palas podría ser más pequeña y girar más lentamente, evitando potencialmente volverse supersónica mientras proporciona el mismo nivel de empuje.

Pregunto porque estoy construyendo un dron y estoy pensando en usar seis puntales multipalas pequeños.

¿Cuáles son las desventajas de agregar más palas a las hélices?

cada hoja también tiene su propio arrastre
Pregunta relacionada sobre el diseño de la hélice.
@ratchetfreak No solo arrastre, sino también peso. Y cuanto más cerca están el uno del otro, menos empuje proporcionan.
No estoy seguro de a qué molinos de viento "en una granja estadounidense" te refieres, pero los nuevos que están instalando en los parques eólicos aquí en el medio oeste tienen 3 aspas muy largas y delgadas.
@FreeMan Se refiere a una bomba de viento que generalmente se coloca sobre un pozo para bombear agua.
@FreeMan: sí, me refiero a una bomba de viento. El clásico que ves en las películas con muchas paletas de listones. Soy de UK.
@superluminary Solo como información, las películas son los únicos lugares donde aún las verás. El de la imagen enlazada arriba, según la descripción, es del año 1880 . La mayoría de las partes de los EE. UU., de hecho, tienen electricidad y agua corriente en estos días. :)
En el continuo entre la nave impulsada por hélice y la impulsada por turboventilador se encuentra el "propventilador". Encontré algo de lectura sobre las consideraciones de diseño de aquellos que iluminan con respecto a esta pregunta.
El Supermarine Spitfire pasó por alrededor de 24 marcas en la Segunda Guerra Mundial. A medida que evolucionó el motor Merlin (más tarde Griffon), la hélice pasó por 2, 3, 4, 5 y 6 palas.

Respuestas (1)

Cada hoja creará su propia capa límite y su propia hoja de vórtice. Es más eficiente usar menos álabes con una cuerda más profunda, porque la parte delantera de una capa límite contribuye más al arrastre por fricción.

Para mantener el coeficiente de sustentación en las secciones de la pala de la hélice en un rango razonable (0,6 a 1,0) para la eficiencia, significa que la cuerda de la pala se reducirá, lo que las hará menos rígidas. Una vez más, será mejor reducir el número de álabes para llegar a un diseño más viable. Todo el empuje que crea la hélice está tirando de esas delgadas palas, y deben ser lo suficientemente fuertes como para soportar esta fuerza.

Solo cuando aumenta la carga del disco de la hélice, más palas comienzan a tener sentido:
cuando aumenta la potencia del motor, el área del disco de la hélice también debe crecer, pero este crecimiento está limitado por la velocidad resultante de las puntas de las palas. Una vez que la velocidad del flujo se vuelve supersónica, la resistencia en esta sección de la pala aumenta sin un aumento correspondiente en el empuje. Para evitar eso, la siguiente mejor opción es aumentar la relación de solidez de la hélice, llamada también relación de actividad .

No se equivoque, esto es malo para la eficiencia. Pero si hay suficiente energía disponible, agregar más cuchillas es la mejor solución.

Tiene razón, una velocidad de hélice más baja permite aumentar su diámetro, pero mientras que la velocidad de la punta caerá menos que la reducción en la velocidad de la hélice (después de todo, la velocidad de vuelo no debería cambiar), el empuje disponible de esta hélice se reducirá al cuadrado. de la reducción de velocidad, ya que el empuje es proporcional a la presión dinámica sobre las palas. Y el empuje se obtiene solo de la fracción circunferencial de la velocidad local en la pala; la velocidad de vuelo no cuenta aquí y no ayuda a mitigar la reducción.

Si entiendo, el ventilador en un motor turboventilador funciona porque la góndola impacta el flujo de aire alrededor de los bordes del ventilador, ¿es correcto?
De hecho, la hélice más "eficiente" es probablemente una hélice de una pala , pero la eficiencia no impulsa un avión, lo hace el empuje.
Entonces, en efecto, está diciendo que una pala proporcionará empuje si se mueve en relación con el aire que la rodea. Agregar más palas hará girar el aire alrededor del disco de la hélice, lo que significa que cada pala se moverá menos rápidamente en relación con el aire que la rodea.
@superluminary: No, la velocidad alrededor de cada hoja no cambiará. Pero más palas operarán con un coeficiente de sustentación más bajo, creando más fricción (= torsión) para la misma sustentación (= empuje). Es como agregar una segunda ala a un avión que aún debería pesar tanto y volar tan rápido como antes.
@FreeMan: el carenado del motor mejora la eficiencia de los apoyos (= ventiladores) con mucha carga y ayuda a igualar la velocidad del flujo en las condiciones de funcionamiento del ventilador. Pero el empuje se crea en la superficie de las aspas del ventilador por la diferencia de presión entre los dos lados de la aspa. El ventilador seguiría funcionando sin la góndola, pero no tan bien.
@voretaq7: La motivación para este accesorio en particular fue el recorte más pequeño en el fuselaje del planeador para el motor retráctil. Pero tiene razón en principio, y algunos diseños han sido probados , pero hasta ahora no ha sucedido la aplicación regular de puntales de una sola hoja.
@PeterKämpf Sí, esa es mi imagen de utilería de una sola hoja. Hay un par de fotos de utilería con contrapeso en la parte delantera de aviones "normales" , pero esas ofenden mi delicada sensibilidad estética al mirarlas :-)
@voretaq7: Parece un amputado. ¡Pésimo!
Mi corazonada era que usar más cuchillas significaría que cada cuchilla podría ser mucho menos resistente y, por lo tanto, más liviana. Tal vez todo el accesorio podría ser de plástico barato en lugar de metal o madera. La pérdida si una sola cuchilla no sería catastrófica. ¿Estoy fuera de aquí?
@superluminary: No subestimes las fuerzas que tiran de esas cuchillas. En un turboventilador, existe fácilmente una diferencia de presión de un bar entre el lado delantero y trasero del ventilador. Los ventiladores más nuevos están hechos de plástico, pero del tipo costoso de fibra de carbono y epoxi. Además, todo el empuje que crea una hélice está tirando de esas palas delgadas. Deben ser fuertes para que no se desprendan.
¿Por qué los aviones no usan hélices con más palas como la admisión en un fanjet?
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