Descripción general
La hélice más eficiente es de una sola hoja, tiene una cuerda infinitamente estrecha, tiene una superficie aerodinámica infinitamente delgada, tiene una hoja infinitamente larga, gira infinitamente lentamente y requiere un par infinito. Entonces, a riesgo de decir lo obvio, el diseño de la hélice es un estudio de las compensaciones y compromisos necesarios para hacer algo práctico. Aquí hay una lista de algunos compromisos:
- longitud: la altura del tren de aterrizaje (o profundidad del agua) restringe la longitud de una pala.
- limitaciones del material: las aspas aerodinámicas más gruesas resisten mejor las fuerzas. Los materiales más resistentes permiten superficies aerodinámicas más delgadas sin dejar de cumplir con la resistencia requerida de la pala
- restricciones de la planta de energía: el torque requerido para hacer girar la hélice debe coincidir con la eficiencia del motor / motor y las curvas de potencia.
- número de hojas: más hojas equivalen a más empuje para un mismo diámetro
- factor de actividad aumentado (también conocido como ancho de hoja): hojas más anchas producen más empuje para el mismo diámetro
- equilibrio: un puntal es muy Difícil de equilibrar sin causar mucha resistencia por parte de la masa opuesta.
- Vibración: tres accesorios dan menos vibraciones que dos
- contaminación acústica: los accesorios más pequeños que giran más lentamente son más agradables para el oído
- percepción del consumidor: a los consumidores les gusta ver grandes aspas en sus ventiladores, independientemente de la eficiencia y el rendimiento del mundo real.
- densidad del fluido:
- fluidos densos como ya que el agua puede causar cavitación, que puede dañar rápidamente la hélice. Una solución es cambiar la forma de la punta para minimizar la probabilidad de cavitación.
- en la escala opuesta, con fluidos de baja densidad como el aire, la punta de la hoja puede girar tan rápido que se atasca.
En lo que respecta a los drones
Los helicópteros son un poco especiales, así que vamos a dividirlos por tipo:
Propulsión vertical
Los drones y helicópteros multirrotor tienen mucho espacio en comparación con los barcos, por lo que no necesitan restringir su diámetro en particular. Eligen sus rotores basándose principalmente en el rendimiento de la central eléctrica.
Propulsión longitudinal
Los drones de ala fija con tren de aterrizaje obedecen las mismas reglas que los aviones a gran escala. ¡Si la hélice va a golpear el suelo al despegar, no es muy útil!
Drones de ala fija sin tren de aterrizaje, p. Ej. planeadores de lanzamiento manual, pueden usar hélices plegables muy grandes. Estos se eligen de manera similar a los multirrotores, donde se trata de una combinación eficiente de la planta de energía.
Como lo señaló @RobinBennett, "No quiere que se detenga cuando el avión está parado, por lo que hay un ángulo de inclinación máximo - y eso establece la velocidad máxima. Si quieres ir más rápido, necesitas hacer girar la hélice más rápido, y si tienes una cantidad fija de potencia, necesitas una hélice más pequeña solo para hacerlo más rápido ".