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CAPÍTULO XIV

HÉLICES

INTRODUÇÃO

É a parte do grupo motopropulsor que produz a tração, transformando a potência efetiva do motor em potência útil. O funcionamento aerodinâmico da hélice é estudado em Teoria de Voo e por isso cuidaremos apenas dos seus aspectos mecânicos e construtivos neste capítulo.


CONSTITUIÇÃO DA HÉLICE

A hélice possui duas ou mais pás, que têm um perfil aerodinâmico semelhante ao da asa do avião. Cada pá é dividida em estações para facilitar a identificação dos perfis e ângulos das pás. Uma delas é adotada como "estação de referência" pelo fabricante.

O ângulo de torção da pá diminui da raiz para a ponta; na estação de referência, ele recebe o nome de "ângulo da pá".

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MATERIAIS

Geralmente usam-se ligas de alumínio para fabricar as hélices, mais podem ser usados outros materiais, como a madeira e plásticos reforçado com fibras. As hélices de madeira podem ser encontradas nos motores de menor potência. A figura abaixo (Imagem 2) mostra vários detalhes dessa hélice.

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TIPOS DE HÉLICES

As hélices são classificadas em:

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HÉLICE DE PASSO FIXO

Esse tipo de hélice é geralmente inteiriço e suas pás são fixas.


HÉLICE DE PASSO AJUSTÁVEL

O ângulo da pá desta hélice pode ser ajustado no solo, Normalmente a hélice deve ser removida e ajustada numa bancada, utilizando ferramentas e gabaritos apropriados.

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HÉLICE DE PASSO VARIÁVEL (MANUAL)

O passo pode ser variado pelo piloto durante o voo. nas hélices mais simples (de duas posições) existem apenas duas opções; passo mínimo e passo máximo. As hélices mais complexas permitem ajuste contínuo entre o mínimo e o máximo.

O mecanismo geralmente usa pressão de óleo para reduzir o passo e um contrapeso centrífugo para aumentá-lo.

As hélices manuais exigem certo cuidado na operação. Se o piloto acelerar o motor ao máximo com a hélice em passo mínimo durante o voo, o limite de rotação do motor pode ser excedido. Por outro lado, se o piloto decolar com passo máximo, a tração será reduzida e a pista poderá ser insuficiente para levantar voo.

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HÉLICE DE PASSO VARIÁVEL (AUTOMÁTICO)

Este tipo de hélice é mais conhecida como "Hélice de Passo Controlável" ou "Hélice de Velocidade Constante". Distingue-se dos outros tipos por que

• Funciona com velocidade constante;
• possui governador;
• é automática;

O funcionamento a velocidade constante permite ao motor manter sempre a rotação ideal para a qual foi projetado. O controle automático, efetuado pelo governador, evita sobrecarga ao piloto e os riscos de um ajuste incorreto do passo.

GOVERNADOR

É um dispositivo que controle o passo da hélice. Se a rotação do motor aumentar, o governador aumentará o passo, e portanto a carga aerodinâmica da hélice sobre o motor. Se a rotação diminuir, a ação será oposta.

As hélices de passo controlável classificam-se em hélices aeromáticas, hidromáticas e elétricas. O governador das hélices aeromáticas usa a pressão do ar comprimido para variar o passo; estas hélices não chegaram a ser desenvolvidas. As outras duas são praticamente as únicas atualmente em uso e serão descritas a seguir.

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HÉLICES HIDROMÁTICAS

São hélices de passo controlável que utilizam a pressão do óleo lubrificante do motor para controlar o passo da hélice. Este sistema é utilizado na maioria dos aviões, desde monomotores leves até os quadrimotores turboélices. O pistão e o cilindro hidráulico atuador encontram-se no cubo da hélice.

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HÉLICES ELÉTRICAS

São hélices controladas por governador elétrico. O passo é variado através de um mecanismo acionado por motor elétrico. No passado, os governadores elétricos foram responsáveis por muitos acidentes de disparo de hélice - uma falha onde o passo diminui enquanto o motor desenvolve alta potência, resultando em aumento excessivo da rotação e desintegração da hélice. Esse fato reduziu a aceitação deste tipo de governador, mas eles foram aperfeiçoados e hoje existem muitos aviões que utilizam.


PASSO CHATO, BANDEIRA E REVERSO

São nomes dados a determinados ângulos da pá, conforme mostrado abaixo:

Passo Bandeira - A pá fica alinhada com o vento. É usado para diminuir o arrasto da hélice quando o motor pára em voo.

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Passo Chato - O ângulo da pá é nulo e o arrasto da hélice é máximo. Pode provocar o disparo se o motor estiver desenvolvendo potência.

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Passo Reverso- O ângulo da pá é negativo e a tração é invertida, freando o avião. Usa-se para reduzir a distância de pouso.

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SUMÁRIO SOBRE AERODINÂMICA (Esse sumário pode ser dispensado se estiver estudando Teoria de Voo paralelamente).

As pás da hélice são torcidas para que elas possam criar sustentação (no caso, tração). Durante o funcionamento, a hélice gira e avança ao mesmo tempo, como se fosse um parafuso.

Se fosse possível girar a hélice num meio sólido como a madeira, ela avançaria uma determinada distância a cada rotação. Essa distância chama-se passo teórico ou passo geométrico. Mas o ar não é sólido e por isso a hélice sofre um escorregamento, avançando uma distância menor, que recebe o nome te passo efetivo ou avanço. A distância que deixou de avançar chama-se recuo.

Uma hélice pouco torcida (de passo pequeno) funciona bem em baixa velocidade por que o ângulo ideal com que uma hélice deve "cortar" o ar é realmente pequeno. Todavia, se você imaginar uma pá girando e avançando ao mesmo tempo, perceberá que o avanço faz com que a pá "corte" o ar com ângulo menor do que com a hélice girando sem avanço. Para compensar essa redução do ângulo, devemos aumentar correspondentemente a torção da pá.

Uma hélice de passo controlável faz exatamente isso; ao iniciar a decolagem, o passo é pequeno e à medida que o avião ganha velocidade, as pás vão ficando mais torcidas. Dessa forma, o governador da hélice mantém inalterado o ângulo ideal com que a hélice "corta" o ar, qualquer que seja a velocidade do avião.

Podemos então concluir que uma hélice de passo fixo com pequena torção funciona bem em avião lento, sendo portanto ideal para decolar em pista curta, mas funcionará mal em voo de cruzeiro. Se a torção for grande, a hélice funcionará mal na decolagem, mas será eficiente durante o voo de cruzeiro - essa hélice é a que normalmente equipa os aviões leves.