Estudio Hélice

La
Hélice

Perfil NACA 3612

INTRODUCCIÓN

El objetivo del trabajo es aplicar la teoría del elemento de pala para estimar las características aerodinámicas de una hélice bipala de perfil NACA 3612, de diámetro 1,72 metros, y ángulo de paso fijo de β=30º para ¾ del radio de la pala, ya que es un punto característico de dicha pala; con una velocidad de vuelo del avión de 250 km/h realizado anivel del mar. La velocidad de giro de la hélice es de 2000 rpm.

El estudio se centrará a partir de 0,15del radio, ya que en la zona cercana al buge no se pueden obtener valores fiables, hasta la punta de la pala.

1. DATOS GEOMÉTRICOS. Introducción a la hélice.

Para esta pala de forma elíptica, la cuerda en encastre (0,15 del radio) es igual a 26 cm.

Se comienza el estudio con elcálculo de la cuerda en función del radio mediante la siguiente expresión:


Donde R= 0,86m, c0= 0,26 m. Para obtener la cuerda en función del radio de forma adimensional, ésta se divide por su cuerda en encastre.

A continuación se obtiene el paso geométrico lineal en función del radio de la pala, siguiendo la expresión:



donde Pg /D en ¾:




donde mpg:Se obtiene la siguiente tabla:

r/R | C(r) | C(r)/c0 | Pg(r)/D |
0,15 | 0,25706 | 0,98869 | 0,91035 |
0,2 | 0,25475 | 0,97980 | 0,94785 |
0,25 | 0,25174 | 0,96825 | 0,98535 |
0,3 | 0,24802 | 0,95394 | 1,02285 |
0,35 | 0,24355 | 0,93675 | 1,06035 |
0,4 | 0,23829 | 0,91652 | 1,09785 |
0,45 | 0,23219 | 0,89303 | 1,13535 |
0,5 | 0,22517 | 0,86603 | 1,17285 |
0,55 |0,21714 | 0,83516 | 1,21035 |
0,6 | 0,20800 | 0,80000 | 1,24785 |
0,65 | 0,19758 | 0,75993 | 1,28535 |
0,7 | 0,18568 | 0,71414 | 1,32285 |
0,75 | 0,17197 | 0,66144 | 1,36035 |
0,8 | 0,15600 | 0,60000 | 1,39785 |
0,85 | 0,13696 | 0,52678 | 1,43535 |
0,9 | 0,11333 | 0,43589 | 1,47285 |
0,95 | 0,08118 | 0,31225 | 1,51035 |
1 | 0,00000 | 0,00000 | 1,54785 |

Y gráficamente:Seguidamente, se calcula el ángulo de paso β y el ángulo de avance φ, mediante las siguientes formulas:






donde V∞ = 69,444 m/s, ω= 209,43951 rad/s. Obteniendo esta tabla de valores:


r/R | β(r) | Ф(r) |
0,15 | 62,63183 | 68,74124 |
0,2 | 56,46006 | 62,58243 |
0,25 | 51,44250 | 57,03963 |
0,3 | 47,34180 | 52,11317 |
0,35 | 43,96005 | 47,76700 |
0,4 |41,14179 | 43,94616 |
0,45 | 38,76779 | 40,58922 |
0,5 | 36,74720 | 37,63580 |
0,55 | 35,01063 | 35,03044 |
0,6 | 33,50475 | 32,72411 |
0,65 | 32,18817 | 30,67445 |
0,7 | 31,02848 | 28,84533 |
0,75 | 30,00000 | 27,20617 |
0,8 | 29,08223 | 25,73115 |
0,85 | 28,25860 | 24,39847 |
0,9 | 27,51564 | 23,18974 |
0,95 | 26,84225 | 22,08937 |
1 | 26,22927 | 21,08413 |La representación gráfica de la tabla es:



Para acabar con los datos geométricos, calculamos la solidez de la hélice:





Donde N= nº de palas (2), Sp (la superficie de la pala) =0,176 m2 y S (superficie del disco generado por la pala) = 2,324 m2. Dicha solidez es igual a 0,151 siendo adimensional.

También calculamos el factor de actividad A.F., quees la capacidad de absorción de potencia, viene determinada por la siguiente ecuación:



80< A.F.<180



El valor obtenido es A.F.= 122,874.

Por ultimo, calculamos el Mach en la punta de la pala, para la cual se utiliza esta expresión:


M∞=0,20341865


Siendo J el parámetro de avance, que se calcula con:




donde n= revoluciones por segundo=33,3333rev/s y D= diámetro de hélice= 1,72 m.

Con todo esto, el Mach en la punta es igual a 0,56546.





2. DATOS AERODINÁMICOS.

El ángulo de ataque inducido αi se calcula con la expresión:


Clα= 6,22

De esta expresión se conocen todos los datos excepto la solidez a lo largo de la pala, σr , que se calcula con la formula:

El ángulo de ataque α se obtiene de:...