HELICES DE ELICOPTEROS

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA
INGENIERÍA EN AERONÁUTICA

“ANÁLISIS Y PREDICCIÓN DEL RUIDO
GENERADO POR LAS PUNTAS DE PALA EN
UNA HÉLICE DE AEROMODELISMO APC
11X06”

TITULACIÓN CURRICULAR

TESINA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO EN AERONAUTICA
PRESENTA:
JOSE EDUARDO MORALES MORALES
LUIS FERNANDO HERNÁNDEZ AGUILERA

ASESOR: DR. CARLOSMANUEL RODRÍGUEZ ROMÁN

MEXICO, D.F.

2010

AGRADECIMIENTOS

A mi abuelo Manuel Aguilera “que en paz descanse”
que siempre me enseño la grandeza de la aviación,
quien siempre me trato como a un hijo.

A mi madre Mussetta, que nunca dejo de apoyarme y
guiarme a lograr un sueño el cual comienza hoy.

Al Doctor Román, quien nos oriento en el desarrollo
de este trabajo el cual, sin su ayuda hubiera sidomuy
difícil de completar.

INDICE
NOMENCLATURA

3

INTRODUCCIÓN

4

PROTOCOLO
 Hipótesis Principal
 Hipótesis Secundaria
 Objetivo General
 Objetivos Específicos
 Justificación
 Alcance
CAPÍTULO 1
CAPÍTULO
2.1
2.2
2.3
2.4

MARCO TÉORICO

6

8

2 TEORÍA DEL ROTOR DE PALA
Teoría del Rotor de pala
Teoría del Elemento de Pala (Glauert-Theodorsen)
Teoría del Momentum (Rankine-Froude)
Geometríade Hélices

12
12
13
14
19

3 LOS EFECTOS DE UN NÚMERO DISCRETO DE PALAS
Efecto de un número discreto de palas
Estela de una hélice y vórtices
Pérdida en las puntas de Hélice
Aproximación de Prandtl para un factor de
pérdida en las puntas
3.5 Ruido
3.5.1 Teoría acústica
3.5.2 Ruido y sonido
3.5.3 Presión de sonido
3.5.4 Amplitud A, Frecuencia f, Periodo T,
Frecuencia f, Angular ω
3.5.5 Niveles depresión de sonido

22
22
22
24

CAPÍTULO
3.1
3.2
3.3
3.4

3.5.6 Intensidad I, impedancia Z0, potencia de sonido P,
nivel de la potencia de sonido LP
3.5.7 Fuentes de sonido y ruido
3.5.8 Ruido en el perfil
3.5.9 Ruido en el borde de salida
3.5.10 Ruido en la punta de la hélice
3.5.11 Ruido generado a causa de la separación de flujo
estancado
3.5.12 Ruido en el borde de salida

27
30
30
30
31
3132
32
34
35
36
37
37
38

1

CAPÍTULO 4
HÉLICE APC 11X06
4.1 Definición de las diferentes puntas de pala
4.2 Propuestas de diferentes puntas en la hélice
APC 11 X 06
4.3 Modelado de las diferentes puntas propuestas
4.4 Mallado de la Hélice

40
40

CAPÍTULO 5 ANÁLISIS DE RESULTADOS
5.1 Relación de los resultados y la geometría de las puntas
5.2 Comparación del ruido entre una geometría y otra

50
5563

CONCLUSIONES

70

ANEXOS

73

42
43
46

2

Nomenclatura
a

Factor de inducción axial,

a’

Factor de inducción tangencial,

A
c
Cl
Clα
CP

Área del disco rotor,
Cuerda de pala, m
Coeficiente de levantamiento
Sectional lift curve slope,
Coeficiente de presión

CT
Dψ
Dζ
F
Γ
Θ

Coeficiente de empuje,
Diferencia del operador temporal
Diferencia del operador espacial
Factor de pérdida de PrandtlCirculación
Ángulo de pala,

3

INTRODUCCIÓN
La aeroacústica es una rama del estudio de la acústica y de la aerodinámica,
en la cual se estudia la generación de ruido a través del movimiento turbulento
de los fluidos causados por fuerzas aerodinámicas que interactúan con una
cierta superficie.
En este documento abordamos el tema de aeroacústica, enfocado al ruido
generado en propelas, viendo lascausas por las que se produce, los tipos de
ruido que se producen y viendo las alternativas posibles para poder disminuir
este fenómeno.
En este caso nosotros, nos dirigimos al estudio de el ruido producido por una
propela de aeromodelo “APC 11x06”, específicamente al ruido que se genera y
manifiesta a través de sus puntas, para eso se tuvo que realizar una
investigación de los factores másimportantes que influyen en este fenómeno.
Para la realización de esta investigación se siguió una metodología en la tesina,
se mostró en el capítulo 1 el marco teórico, dando una breve reseña de la
historia y de los temas relacionados con la aeroacústica y las propelas,
enseguida en el capítulo 2 abordamos la teoría básica del elemento de pala, en
la cual se da a conocer las variables básicas que...