¿Por qué los aviones con motor de pistón no tienen transmisiones?

Answer 1

Los aviones de hélice no tienen una transmisión exacta, pero los complejos tienen algo muy similar. Estos aviones complejos y todos los turbopropulsores tienen una hélice (s) de paso variable, que funciona de manera muy similar a una transmisión.

Una hélice funciona de manera muy parecida a un ala. El ángulo entre la cuerda de la cuchilla y el flujo de aire relativo forma el ángulo de ataque. Este ángulo de ataque se ve afectado por las RPM de la hélice y la velocidad True Air de la aeronave. En una hélice de paso fijo, a medida que aumenta la velocidad de avance, se reduce el ángulo de ataque sobre las palas. De hecho, si cierra el acelerador (reduce las RPM) y pone el avión en una inmersión, puede hacer que la hélice produzca un empuje casi nulo. Esto se debe a las bajas rpm y las altas velocidades que experimenta la aeronave. Y si sube con el acelerador completamente abierto, la reducción de velocidad y las altas RPM pueden detener fácilmente las palas de la hélice.

Ahora está bastante claro, que una hélice de paso fijo solo puede lograr una eficiencia máxima en una combinación particular de TAS y RPM. Para hacer que la hélice funcione en muchas condiciones diferentes de manera eficiente, podríamos hacer que el paso de la hélice sea cambiante.

Eso es exactamente lo que hace una hélice de paso variable. El piloto además del control del acelerador tiene el control sobre las RPM de su hélice. El acelerador gestiona la presión del múltiple, mientras que las RPM controlan el medidor de RPM (en turbopropulsores, el acelerador controla el par del motor, mientras que la palanca de apoyo controla las RPM). Cuando quiera despegar, la palanca RPM se mantiene completamente hacia adelante. Esto hará que la hélice cree la máxima cantidad de empuje. A medida que el avión rueda por la pista, el aumento de TAS reducirá el ángulo de ataque de la pala y aumentará las RPM. Esto será detectado por un sistema llamado ‘gobernador’. El gobernador detectará este aumento de RPM y engrosará la hélice aumentando el par de hélice que establece las RPM en el valor establecido previamente.

Cuando navega, desea viajar lo más rápido posible mientras desperdicia la menor cantidad de combustible. Además, queremos reducir el desgaste de los motores. Al tirar hacia atrás de la palanca RPM, el piloto aumenta el ángulo de inclinación, lo que hace que las cuchillas absorban más aire en comparación con ángulos de inclinación más finos, lo que aumenta la salida de empuje. Esto aumenta el par requerido para hacer girar la hélice y desacelerar el motor. Esto aumenta la vida útil de la unidad. Por lo tanto, te hace ir más rápido al tiempo que reduce la presión sobre tu billetera.

Hablé sobre algo llamado gobernador antes y le di una breve información sobre lo que hace. Lo que el gobernador realmente hace es asegurarse de que las RPM establecidas por el piloto se mantengan sin importar lo que suceda. Por ejemplo, si el piloto reduce el acelerador y no produce cambios en las RPM, las RPM caerán instantáneamente. Para recuperar la figura anterior de RPM, el gobernador reducirá el ángulo de inclinación de la hélice, reduciendo el par en la hélice. El torque del motor en este escenario excede el torque de la hélice aumentando las RPM al número anterior.

Answer 2

Un punto que aún no se ha planteado es que, si bien los accesorios funcionan mejor a aproximadamente 1200 rpm, los motores pueden proporcionar más potencia a rpm más altas. Por lo tanto, los propulsores con engranajes son una solución común.
Los primeros motores de aviones funcionaron a 1200 rpm. Unos como el WW1 Mercedes y BMW compensaron las bajas rpm al aumentar el tamaño. Desplazamientos de 1200 pulgadas cúbicas, grandes agujeros y golpes largos compensados ​​por bajas velocidades. Estos fueron enfriados por agua. Los alemanes eran grandes admiradores de los motores de 6 cilindros en línea. Funcionaron sin problemas, con una vibración mínima.
Los rotativos enfriados por aire, como el Gnome y el Clerget, tenían una sola velocidad, pero no podían crecer más allá de cierto tamaño, ya que el par generado es función de la masa, y los motores más grandes requieren más masa. Un intento consistió en dos rotativos contrarrotatorios, pero no era muy confiable, ya que el segundo banco estaba enmascarado por el primero.
SPAD, (El constructor francés), presentó un V-8 refrigerado por agua de alta velocidad con una reducción de engranajes, pero el sistema de engranajes era notoriamente poco confiable.
Cuando está en el aire, la confiabilidad es mucho más importante que cualquier otra cosa, por lo que cada parte adicional es una más que puede fallar. El progreso del motor de la aeronave ha sido una larga búsqueda para reducir la cantidad de piezas que pueden fallar al tiempo que aumenta la potencia. Un motor a reacción tiene muy pocas partes móviles separadas.

Answer 3

En los aviones, el peso es una preocupación principal. Agregar una transmisión agrega peso que quizás no sea necesario.

Las transmisiones se utilizan para variar el par y la velocidad proporcionalmente en un eje giratorio. También permiten que el eje del motor giratorio se separe mecánicamente de las ruedas motrices, de modo que cuando se desacopla un embrague, el vehículo puede permanecer parado sin rodar. En un avión, desea minimizar las posibles ubicaciones de falla, como si el motor de un automóvil se parara, el automóvil aún es potencialmente seguro, pero si el motor de un avión se detiene, está perdiendo potencia y cayendo del cielo. Entonces, al forzar una conexión directa entre el puntal y el motor, no hay embrague que pueda fallar y hacer que el puntal deje de girar, con un motor perfectamente útil en funcionamiento.

Yo diría que estos 2 son los motivos principales para no incluir una transmisión.

Answer 4

Las hélices tienen un rango óptimo de RPM. Ir más allá de eso no es algo bueno. Alguien con más conocimiento probablemente podría explicar por qué una hélice muy rápida es algo malo, pero la idea básica es que la punta de la pala de una hélice que se mueve a velocidades transónicas o supersónicas es perjudicial y disminuye el empuje.

Debido a esto, las hélices están diseñadas para funcionar en un cierto rango. Si se necesita más potencia, se cambia el ángulo de las palas de la hélice. Esto requiere más potencia del motor debido al aumento de la fricción, pero no requiere una transmisión, ya que no desea hacer funcionar la hélice demasiado rápido.

Answer 5

¿Por qué no hay transmisión para aviones con motor de pistón?

La respuesta simple es que simplemente no se llama transmisión, aunque sirve igual y otro propósito también.

Excepto por los aviones de motor de pistón más pequeños, las palas de la hélice giran en su cubo para controlar el tamaño de la mordida de aire que toman. Este dispositivo se llama hélice de velocidad constante. Desde la perspectiva del epílogo, esto le permite controlar la potencia del motor y la velocidad del motor por separado. Esto es de vital importancia cuando se sube a altitudes más altas donde el aire es más delgado y se necesita un paso más grande para obtener “tracción”. Además, durante el despegue o cuando se necesita la máxima potencia, el piloto puede atornillar el control de la hélice hasta el fondo para permitir que el motor y la hélice funcionen más rápido para obtener la máxima potencia. Por último, con ajustes de baja potencia para el rango máximo, el motor puede reducir la velocidad para reducir el consumo de combustible. [correo electrónico protegido] .

Answer 6

prácticamente todos los ultraligeros en los que he volado han tenido una transmisión.

generalmente una reducción de correa 3: 1.

MUCHOS aviones tienen cajas de engranajes reductores, a menudo no los ves ya que son parte del motor en sí.

El famoso Rolls Royce Merlin tenía una caja de cambios. los hermanos wright usaron engranajes reductores.

ciertos motores utilizan el árbol de levas en lugar del cigüeñal para impulsar la hélice.

todo depende del diámetro de la hélice, la velocidad de operación de la aeronave y la velocidad de funcionamiento más eficiente del motor. ¡Lo más importante a tener en cuenta es que las puntas de las hélices no rompen la barrera del sonido!

Answer 7

Afortunadamente, las mejores RPM para un accesorio están dentro del rango normal de RPM del motor de pistón (y, a diferencia de un automóvil, ¡la velocidad del accesorio nunca es cero!). Como esto es así, los accesorios de paso fijo pueden controlarse simplemente variando la velocidad del motor. No se requiere transmisión.

Los motores de turbina, por otro lado, funcionan a muchos miles de RPP, y tienen cajas de engranajes para reducir la velocidad del eje de transmisión en un factor constante. Esos pueden considerarse transmisiones de velocidad única.

Answer 8

Para aviones baratos, simplemente reduce el costo, el peso y el mantenimiento. Un avión ligero puede funcionar razonablemente bien dentro del rango normal de velocidades del motor. Se elige un accesorio adecuado para proporcionar un empuje razonable en todo el rango de velocidades del motor.

Para las aeronaves más sofisticadas, tiene una transmisión, pero una optimizada para el papel de la aeronave en lugar de los vehículos con ruedas: una hélice de paso variable. Eso es funcionalmente equivalente a una caja de cambios: varía la cantidad de aire atacado por la hélice a las revoluciones del motor. Pero es más simple y liviano que una caja de cambios automotriz. Por ejemplo, no necesita un convertidor de embrague o par, y puede ser infinitamente variable.

Answer 9

Bien, la suposición en la pregunta de que el motor de pistón en la aeronave no tiene transmisión es absolutamente errónea, ya que los motores en la aeronave sí tienen transmisión y, de hecho, ¡LO LLAMAMOS UN SISTEMA DE TRANSMISIÓN DE EMBRAGUE / EMBRAGUE!

Echemos un vistazo a la naturaleza de los medios que utilizamos, ya sea este suelo sólido o agua o aire. El terreno sólido no se mueve, por lo que la transmisión de conducción DEBE PROPORCIONAR UNA TRANSMISIÓN QUE PROPORCIONE FUERZA O TORSIÓN TAL COMO QUE LA FUERZA ES EXACTAMENTE LA VELOCIDAD DE LA EMBARCACIÓN CON RESPECTO AL TERRENO. Esto se proporciona trabajando las matemáticas de la transmisión y uno debe proporcionar que la fuerza en la circunferencia de la rueda o en el centro del motor sea exactamente lo que se requiere para conducir el automóvil, ya sea este arrastre o una pendiente. No necesitamos un embrague deslizante, pero lo necesitamos al comienzo. La máquina de vapor no necesitaba esta instalación debido a otras razones. Podríamos introducir un embrague deslizante que funcione en aceite fluido y, en este caso, el motor no estaría firmemente atado a las ruedas y, aunque las ruedas no resbalen, el acoplamiento de fluido se resbalará mientras se considera parte de la transmisión de transmisión, todo El camino a tierra firme.

En el aire o el agua, uno necesita estudiar la solidez y fluidez del medio, ya que no siempre es sólido y uno es compresible, como en el aire, mientras que el agua no es compresible en absoluto, lo que aumenta la dificultad de cómo muerde una hélice de aire en el aire compresible y cómo una hélice de agua que incluye una rueda de paletas o un remo muerde el sistema de agua incompresible. Es interesante mencionar que en una hélice de aire el aire se comprime ya que está entre las palas de la hélice, pero en el caso de una hélice de agua o una rueda de paletas, el agua no es compresible y eso es parte de debemos preocuparnos por el sistema de transmisión, pero no profundizaremos demasiado en la compresibilidad del medio cuando pase por las “hélices” relevantes en las turbinas, ya sean de agua o de aire.

Lo que es útil saber, como parte de la transmisión en una aeronave, es que el medio en el que navega y vuela tiene características incómodas de que falla a ciertas velocidades y, por lo tanto, el motor de un avión necesita una caja de cambios para reducir sus revoluciones y esto lo hicieron. en Merlin y otros motores, algunos motores incluso condujeron la hélice a través de sus árboles de levas para soltar las revoluciones con una reducción de 2: 1, lo hacen en barcos y embarcaciones que son pesadas, incluidos remolcadores, ya que todo esto es parte de la filosofía de los aviones y sistemas de transmisión para embarcaciones. Para las embarcaciones rápidas, es interesante que se necesite una caja de cambios en la transmisión que alimente “un embrague de fluido muy deslizante” después de esa unidad. ¡Bien, dejémoslo allí y digamos que la transmisión de aviones y barcos y botes y helicópteros y pájaros y peces y ballenas necesita un arreglo de embrague de fluido deslizante!