Modelado de hélices

Question

Necesito un modelo (muy) aproximado de una hélice de avión.

Mi pregunta principal es la siguiente: ¿cuál sería la relación entre:

• Velocidad de rotación de la hélice
• Velocidad del avión
• Fuerza generada por la hélice

Como dato curioso, ¿qué relación habría entre lo anterior y:

• ¿Energía necesaria para impulsar la hélice?
• Fuerza de rotación entre la hélice y el cuerpo del avión

Cualquier idea sería de gran ayuda, incluyendo la afirmación de que no he dado suficiente información.

Gracias

Answer 1

Tienes suficiente información. Una hélice no es más que una especie de ala complicada.

Supongamos que la aeronave avanza a una velocidad de, por ejemplo, 150 km/h.

Supongamos que la hélice gira a una velocidad angular de, por ejemplo, 40 revoluciones por segundo (hz).

A partir de ahí, si se observa la superficie de la hélice en un radio determinado desde el centro, como por ejemplo 1 metro, se puede determinar el ángulo de la trayectoria helicoidal que sigue esa parte de la hélice a través del aire, y la velocidad a la que se desplaza por el aire.

Entonces, supongamos que tiene un ángulo de ataque determinado, como 10 grados o 0,18 radianes, y que tiene una "anchura" determinada, que es la longitud de la cuerda de su perfil aerodinámico. A partir de ahí, puedes calcular cuánta "sustentación" y "resistencia" genera, y cuál es la dirección de esas fuerzas en relación con la línea central del avión.

Ahora bien, si haces eso para un rango de radios diferentes en la hélice (es decir, realizas una integración), puedes averiguar cuánto empuje genera la hélice y cuánta potencia necesita. No olvides que es por pala de hélice . Las hélices típicas tienen 2 o 3 palas, pero pueden tener hasta 6.

Esto no es más que un cálculo aproximado, ya que depende de aspectos como la forma de la punta de la hélice, al igual que la forma de las puntas de las alas de un avión marcan la diferencia en la cantidad de resistencia que se produce.

Tenga en cuenta que si el empuje es mayor que la resistencia del avión, éste subirá. Si es menor, estará descendiendo.