Elici Aeriene

Apariţia elicilor aeriene este legată de motoarele cu piston. Încă din perioada primelor zboruri, până în anii ’50, acest tip de motor a fost prinicipala sursă de propulsie aeriană.

Principial, o elice este constituită din butuc şi pale, palele putând fi construite din lemn sau metal, mai nou compozite. Palele din lemn sunt monobloc, pe când celelalte sunt demontabile.

Într-o etapă iniţială, se calculează numărul Mach la vârful palei

(1)

în vederea verificãrii ca acolo sã nu apară regimul supersonic(de fapt nici chiar transonic). S-a notat cu c viteza sunetului, calculată cu formula uzuală , iar  este viteza unghiulară a elicii. Aceasta se poate exprima sub forma :

• , dacă n este exprimat în rot/min,

• sau , dacă n este exprimat în rot/s.

a) Dacă , atunci se reproiectează elicea.

b) Dacă nu, se trece la calcularea sarcinii suportate de elice: s = P/(nAp), unde Ap este aria suprafeţei desfăşurabile a unei pale:

(2)

Valori uzuale pentru s sunt în domeniul (1100 ... 1500) CP/m2.

Coeficienţii unei elici aeriene

Pentru o elice de diametru D, care se roteşte cu turaţia n şi crează tracţiunea T şi momentul M, se poate determina pe cale experimentală (la bancul de probe), următoarea dependenţă funcţională:

T = T(D, n, ,,, V) (3)

Cu o analiza dimensională, utilizând metoda Rayleigh (se pot consulta astfel de exemple şi în …).

unde k0, k1, ..., km sunt constante adimensionale, rezultă:

Aici

• este de fapt inversul unui număr Reynolds (ţinând seama că este viteza la vârful palei)

• este de fapt inversul unui număr Mach

• este raportul de avans.

Am obţinut deci expresia pentru tracţiune

T = CTn2D4 (4)

unde CT = CT(Re, Ma, J). Analog, se obţine pentru momentul M expresia:

M = CMn3D5 (5)

unde CM = CM(Re, Ma, J).

Coeficientul de putere se poate defini astfel:

CP = P/(n3D5) (6)

Dar puterea consumată de elice este:

P = 2nM (7)

astfel că expresia coeficientului de putere devine:

CP = 2CM (8)

Randamentul elicei este dat de expresia

(9)

Modul de dezvoltare a tracţiunii de către o elice aeriană

Fiecare element de pală se comportă ca un profil, dezvoltând portanţă şi rezistenţă la înaintare. Pentru moment, vom neglija vitezele induse de către dâră.

Ipoteze:

1. Aeronava se deplasează pe direcţia axei de rotaţie a elicii, ceea ce este o aserţiune suficient de riguroasă pentru variaţii nu prea mari de incidenţă în jurul unei anumite valori.

2. Fiecare punct al elementului de pală, aflat între planele r şi r+dr are, datorită rotaţiei, viteza r.