Hélice de velocidade constante: como funciona? (Fundamentos)
Uma hélice de passo fixo faz um bom trabalho para decolagens e um trabalho decente para cruzeiro, enquanto hélices ajustáveis no solo forçam os pilotos a escolher entre maximizar seu desempenho de subida ou de cruzeiro, mas não ambos. Em algum momento, muitos pilotos dizem que “tudo bem”, “decente” e ter que escolher apenas uma fase do voo cujo desempenho para otimizar simplesmente não é bom o suficiente. A solução é escolher uma hélice de velocidade constante.
Uma hélice de passo fixo funciona razoavelmente bem para decolagens e decentemente para cruzeiro, enquanto as hélices ajustáveis no solo forçam os pilotos a escolher entre maximizar o desempenho de subida ou o desempenho de cruzeiro, mas não ambos.
Em algum momento, muitos pilotos dizem que "razoável", "decente" e ter que escolher apenas uma fase de voo cujo desempenho otimizar simplesmente não são bons o suficiente. A solução é escolher uma hélice de velocidade constante.
O que é uma Hélice de Velocidade Constante?
Hélices de velocidade constante são um tipo de hélice de passo variável que mantém uma velocidade de rotação constante ajustando automaticamente o passo da pá.
Elas recebem o nome de velocidade constante porque podem manter um RPM estável durante o voo. O nome não significa que elas só podem operar em uma velocidade específica e constante.
Propósito de uma Hélice de Velocidade Constante
O objetivo de uma hélice de velocidade constante é manter a velocidade de rotação estável na velocidade ideal do motor para uma dada situação, independentemente do torque do motor, altitude ou velocidade do avião. Esse efeito estabilizador de velocidade constante serve para melhorar a eficiência de combustível e maximizar o desempenho da aeronave.
Como a potência ideal para a maioria dos motores é produzida em uma faixa de velocidade muito estreita, seria difícil manter a aeronave nessa faixa manualmente.
Ao usar uma hélice de velocidade constante, muito parecido com uma forma de controle de cruzeiro em um carro, o RPM é automaticamente controlado e mantido dentro da faixa desejada.
(Diagrama de Hélice de Velocidade Constante)
Como Funciona uma Hélice de Velocidade Constante
As hélices modernas de velocidade constante funcionam ajustando automaticamente seu passo hidraulicamente, usando um governador de hélice ou unidades de velocidade constante e óleo pressurizado bombeado através do eixo da hélice. O piloto ajusta o passo ou o ângulo da pá da hélice de velocidade constante movendo a alavanca da hélice.
Mola do Governador
Quando o piloto move a alavanca da hélice, a alavanca de controle do governador e o eixo roscado conectados também se movem. À medida que o eixo se move, ele aplica ou libera pressão na mola do governador.
Puxar a alavanca para trás aumenta o passo das pás, bem como o requisito de torque correspondente necessário para manter um RPM constante do motor.
Na ausência de aumento de potência, tanto o RPM do motor quanto a velocidade da hélice diminuirão. Esta é a configuração de pá de hélice de alto passo/baixo RPM, e geralmente é usada assim que você atingir sua altitude de cruzeiro.
Se a alavanca da hélice for empurrada para frente, o passo da pá diminui, juntamente com os requisitos de torque necessários para RPM constante. Mantendo a mesma potência, o RPM do motor aumentará. Esta configuração é uma configuração de baixo passo/alto RPM que é usada para decolagem.
Usando uma Hélice de Velocidade Constante
Puxar a alavanca da hélice para trás faz com que o eixo roscado gire para a esquerda e suba. Isso alivia a pressão na mola do governador, permitindo que a força centrífuga faça com que os contrapesos voem para fora e levantem a válvula piloto. Quando a válvula se levanta, o óleo pressurizado flui para o cubo da hélice.
A pressão do óleo força o pistão para trás e aumenta o ângulo da pá. Com o aumento do ângulo de ataque, mais torque do motor é necessário para girar a hélice. As necessidades de torque aumentadas fazem com que o RPM do motor diminua à medida que o ângulo da pá aumenta.
Contrapesos
Empurrar a alavanca da hélice para frente faz com que o eixo gire para a direita e desça. O movimento para baixo comprime a mola do governador, que por sua vez aplica pressão nos contrapesos em forma de "L", fazendo-os cair para dentro.
Os pesos abaixam uma válvula piloto que interrompe o fluxo de óleo pressurizado para o cubo da hélice e permite que o óleo escorra para o cárter de óleo. Sem a pressão do óleo, o pistão se move para frente, e o ângulo da pá diminui. Isso reduz as necessidades de torque e o RPM do motor aumenta.
Depois que um piloto usa a alavanca da hélice para definir o RPM desejado, o governador fará ajustes automáticos para manter esse RPM. Se a aeronave entrar em uma subida e nenhum ajuste do motor for feito, à medida que o avião se inclina para cima, o motor terá que trabalhar mais, e seu RPM cairá naturalmente.
À medida que isso acontece, os contrapesos cairão para dentro, permitindo que a válvula piloto se desloque para baixo e o óleo saia do cubo. O passo da pá da hélice será reduzido, menos torque será necessário e o RPM do motor aumentará e se restabilizará.
Por outro lado, se o avião começar a descer, o motor acelerará naturalmente, e a força centrífuga empurrará os contrapesos para fora. A válvula piloto se levantará enviando óleo para o cubo, e o passo da pá da hélice aumentará. O motor diminuirá a velocidade e novamente se estabilizará na velocidade definida.
DICA: Dentro do cubo, o óleo está a uma pressão de 300 psi em comparação com os 50 a 70 psi encontrados no motor. Para evitar a sobrepressão dos cilindros, considere os controles de aceleração e hélice em conjunto.
Se você estiver movendo o controle da hélice para frente, lembre-se de fazê-lo antes de acelerar, e se estiver puxando o controle da hélice para trás, desacelere primeiro.
Conclusões
As hélices de velocidade constante são um avanço em relação às hélices de passo fixo ou ajustáveis porque ajudam os pilotos a configurar a aeronave para um desempenho e economia de combustível ótimos em cada estágio do voo.
Este sistema oferece ao piloto a capacidade de selecionar a velocidade da hélice e a configuração do motor adequadas de que precisa. As hélices de velocidade constante são fáceis de aprender a usar e podem ser uma ferramenta valiosa para aprimorar sua experiência de voo.
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