FISICA DE LA HÉLICE

    Estableciendo un símil, se podría afirmar que una hélice sin paso sería aquella que tuviera sus palas completamente planas y por tanto perpendiculares al eje de giro, y una hélice con máximo paso sería aquella que tuviera sus palas que paralelas al eje de giro. En el primer caso la hélice consumiría muy poca energía del motor, pero en el segundo consumiría una energía enorme.

    Si tomamos una hélice entre nuestras manos observaremos que no es plana sino que esta torsionada. Porqué razón? La hélice es, en realidad, muy parecida al ala de un avión, puesto que tiene un perfil aerodinámico. Mejor dicho, cada pala esta formada desde el cubo hasta la punta por una serie sucesiva de perfiles.

    Efectivamente, si tomamos una hélice y le realizamos varios cortes como los A, B,C,D,E o F de la figura 2, en la cual hemos representado una hélice Master Airscrew que ha sido cortada para este artículo, veremos que en cada sección existe un perfil aerodinámico diferente y que el ángulo de incidencia y espesor del mismo es tanto mayor cuanto más nos aproximemos al eje de la hélice. El ojo de un observador situado perpendicularmente al diámetro de la hélice vería cada una de las secciones como las que se han dibujado en la parte derecha de la figura 2.

    Representando una cualquiera de estas secciones, en la Figura 3..

....podemos ver la fuerza resultante que se genera en el centro de presión del perfil, como consecuencia de las dos fuerzas que surgen por la acción del aire sobre el perfil: una paralela al eje de la hélice, que se denomina empuje y otra, perpendicular al eje de la hélice que se denomina arrastre. El empuje final de la hélice es el resultado de la suma de los empujes originados en cada uno de los puntos de la hélice, como muestra la figura 4.

Como ya se ha reflejado anteriormente, la hélice produce un movimiento helicoidal. Efectivamente, cuando la hélice gira y avanza en el aire cada partícula de cada sección describe una trayectoria helicoidal. Observad la figura 5.

Ese desplazamiento de avance se reconoce con el nombre de paso, y equivale a la distancia que avanza una partícula en cada vuelta.

    Existen dos tipos de pasos: el paso teórico, es decir, aquella distancia que avanzaría la sección de la hélice si el medio en el que incide fuera ideal, es decir, sin que hubiera resistencia alguna al avance del avión; y el paso real, que es el anterior menos el resbalamiento, entendiendo como resbalamiento lo que deja de avanzar la hélice por efecto de la resistencia que opone la superficie del avión en el aire por el efecto del propio diseño del aparato y de su peso. Dicho de otra manera:

PR=PT – R

Donde «PR» es el paso real, «PT» es el paso teórico y «R» es el resbalamiento. Para entender un poco mejor porqué está torsionada una hélice, se suele utilizar una figura comparativa para ver «en el plano» lo que acabamos de describir. Efectivamente, es posible proyectar sobre un plano ese recorrido helicoidal de cualquier partícula «P» de esa sección. En las Figuras 5 b y 5 c se ha extendido ese cilindro resultante, de tal manera que la distancia «PA» es la longitud de la circunferencia base, es decir, 2 m r, o lo que es lo mismo, 6,28 por el radio; «AB» es el paso; y «PB» la trayectoria helicoidal que al proyectarla sobre el plano es una línea recta de longitud «PB».

    Como en cada una de las secciones A, B, C, etc., varía la distancia a la que se encuentra cada sección con respecto al eje de la hélice, es decir, el radio de cada sección, el ángulo de incidencia o de calado de cada uno de los perfiles de esas secciones será diferente. Precisamente es de mayor incidencia a medida que nos vamos aproximando al centro y de menor a medida que nos aproximamos a la punta de la pala, tal y como se había afirmado al comienzo de este capítulo. El ángulo «a» es mayor que el «b», este mayor que el «c», este mayor que el «d», y así sucesivamente (ver de nuevo la figura 2). El paso es también diferente en cada una de esas secciones. Es preciso reflejar que el valor del paso especificado en una hélice comercial es el que posee la hélice al 70% de su radio.