¿Por qué las hélices de los aviones se vuelven más gruesas en lugar de ser una superficie de sustentación normal, con alfa variable?

Answer 1

Si quiere decir por qué el ancho de la pala aumenta desde la raíz hasta las puntas, la razón es hacer que la hélice sea más aplicable para absorber la potencia de los motores. Cuanto más potente es un motor, mejor debería ser la pala de una hélice conectada a ese motor para poder absorber su potencia.

Para lograr esto, es necesario aumentar algo llamado solidez de la hélice. La solidez se define por la relación del área del disco de la hélice a la longitud de la cuerda de la pala. Entonces, una forma de aumentar la solidez es aumentar el acorde de las cuchillas. Pero esto reduciría la eficiencia de la cuchilla debido a la relación de aspecto reducida. Esos aviones con hélices de cuatro palas deben tener palas con un acorde más grande para poder funcionar correctamente incluso a expensas de la relación de aspecto.

Otra forma de aumentar la solidez es aumentar el número de cuchillas. Esto reduciría nuevamente el área del disco y aumentaría la solidez, pero esta vez se pueden unir cuchillas mucho más delgadas (alta relación de aspecto) al cubo con las cuchillas sin perder su capacidad de manejar adecuadamente la potencia del motor. También vale la pena señalar que demasiadas cuchillas y, por lo tanto, demasiada solidez pueden tener un efecto negativo. Más cuchillas significan menos aire atraído a través de las cuchillas, lo que nuevamente cuesta eficiencia.

Las dos imágenes a continuación muestran dos series de aviones ATR 42. La primera muestra una variante anterior de cuatro palas y la segunda imagen muestra un modelo tardío con seis palas. Observe cuán elegantes se ven las cuchillas en la segunda en comparación con las más gruesas en lo anterior.

Answer 2

Supongo que por grueso se refiere al ancho de la cuchilla, no al grosor de la cuchilla. Hay hélices construidas más como sugieres. Algunos los llaman “accesorios de pádel”. Mira este accesorio en el C-130:

Crédito de la imagen: Gerry Pope C-130 Hercules – 1998 MCAS Miramar Air Show

El ángulo de incidencia aumenta con la torsión de la cuchilla, de modo que la porción interna de movimiento más lento de la cuchilla y la porción externa de movimiento rápido generan cantidades similares de empuje.

Los puntales en los planos de baja potencia hacen esto al aumentar la cuerda del perfil aerodinámico en el centro de la cuchilla para que la superficie más grande genere un empuje que sea más igual a la porción externa estrecha de la cuchilla.

Answer 3

Si por grosor usted realmente se refiere al ancho de la hoja (de la sección transversal), vea otras respuestas. Pero si realmente quiere decir grosor medio (de la sección transversal), vea a continuación:

Las cargas internas en una pala de hélice aumentan desde la punta hasta la raíz de la pala, siendo máximas en la raíz. Para evitar que la cuchilla se rompa debido a las altas cargas en la raíz, tiene que ser más gruesa allí para reducir las tensiones inducidas por las cargas más altas.

Las cargas internas ocurren desde dos fuentes separadas:
1) desde la carga transversal creando empuje para mover el avión hacia adelante, y
2) de girar, que quiere lanzar la cuchilla hacia afuera.

En ambos casos, las cargas internas creadas por la cuchilla giratoria son máximas en la raíz y ocurren simultáneamente.

Answer 4

Hay una transición, cerca del cubo, la hélice debe tener más fuerza, también debido a las cargas centrífugas.

Cerca de las puntas, la hélice tiene una superficie de sustentación normal, como usted mencionó.