INGENIERÍA AERONÁUTICA
hélices
Un elemento importantísimo de nuestros aviones es la hélice. Y, en las últimas dos décadas, el desarrollo de las hélices de aeromodelismo ha dado un salto de gigante a nivel de eficiencia junto con las baterías y los motores brushless.
Por supuesto que los principios aerodinámicos de las hélices es complejo y extenso.
Desde ya quiero aclarar que sólo voy a hablar un poco por encima de las hélices.
Por otro lado, si lo pedís con mucho ahínco, podría escribir un post sólo de hélices.
Pero bueno, con tratar los temas básicos vosotros mismos podréis sacar las mismas conclusiones que yo.
De esta manera, voy a hablar de las diferentes propiedades de las hélices punto por punto:
Diámetro
Las hélices las medimos en pulgadas, tanto el diámetro como el paso.
En muchas hélices también se puede ver grabado el diámetro y el paso en milímetros.
Pero, por lo general, cuando vas a comprar una hélice vas y dices:
- Quiero una 12 6! (con voz de pito)
- Pues sólo tengo 11 y medio 5 y medio. (con voz grave de machorro)
- No! Quiero una 12 6.
- Bueno, tengo esta 13 5.
- Bueno, me llevo la 11 y medio 5 y medio.
- Vale, la niña te cobra. <<Gilipollas! Siempre me pide lo que no tengo>> (pensado para sí mismo el tendero)
- Gracias! <<Gilipollas! Nunca tiene de ná>>
Entonces, lo que medimos de la hélice es el diámetro, no el radio.
Ahora bien, qué diámetro le tienes que poner a tu motor?
Pues el que te indique el fabricante.
Y si indica varios, ten en cuenta que a menor diámetro, la hélice genera menos resistencia y el motor podrá girar a más revoluciones.
Paso
El paso es el segundo dato importante de la hélice. También se mide en pulgadas. Y también es recomendable hacerle caso al fabricante del motor.
En aeromodelismo, como utilizamos paso fijo, usamos hélices de entre 5 y 12 pulgadas de paso.
Aunque también podemos encontrar pasos de 3.8" o 14", según modalidades específicas o tamaños extremos (tanto por pequeño como por grande) de los aviones.
Básicamente el paso es el ángulo de las palas de la hélice.
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En el ejemplo a la izquierda una hélice de paso 5" (por decir un número) y a la derecha una de paso 8".
Realmente, no es el ángulo lo que se mide. Sino lo diríamos en grados, no en pulgadas.
Lo que medimos es el avance geométrico de ese ángulo en una revolución helicoidal completa.
Es decir, si le damos, un giro de 360° a la hélice, cómo de profundo se introduciría en un sólido sin desmoronarlo... por ejemplo en una tarta.
Pues si la hélice se hunde 5 pulgadas te tendrás que comer 12.7cm de tarta. Y si tienes más hambre, pues coges otra hélice y te comes 20.32cm, es decir, 8".
Ahora bien, no es lo mismo paso geométrico que pasó efectivo.
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El avión, con una hélice de paso 8" no va a avanzar 8" por revolución, pues la hélice siempre
"patina".
La prueba está en que tú das 2% gas en tierra y el avión no se mueve...
Y, por si no os habéis fijado, las hélices tienen una variación de paso entre el centro y las puntas.
En vela, a esto le llamamos
"el twist de la vela", es decir, el retorcimiento.
Esto también tiene su por qué aerodinámico, pero es largo de explicar.
Simplemente quedaos con que si la hélice no tiene twist, no la compréis.
Sentido de giro
En el sentido de giro también voy a adoptar un término náutico para definir si la hélice es
dextrógira (si gira a la derecha vista desde atrás o antihorario visto desde delante) o
levógira (si gira a la izquierda o sentido horario)
Cuándo comprar una y cuando comprar otra. Pues depende un poco.
Ya comenté en la sección de incidencia del motor que la Tiger Moth originalmente llevaba un motor y una hélice levógira.
Incluso el kit viene mal diseñado y la incidencia del motor es para una hélice levógira.
Pero la verdad es que encontrar hélices 8x5, 9x5, 10x5... de madera (que son las bonitas) levógiras... Pues está complicao.
Por el motor no sería problema, porque es eléctrico. La ventaja de los motores eléctricos es que los puedes hacer girar en ambos sentidos.
En cambio, si tienes un glow o uno de gasolina... pues chico, es que no los fabrican levógios... Y si los hicieran, encuentra tú luego una 20x8 levógira.
Pero, entonces, por qué sí que se pueden encontrar con relativa facilidad hélices levógiras para eléctricos? Pues principalmente para los bimotores.
De hecho, en muchos de los casos, te venden ambas hélices juntas, como las de la foto.
Número de la palas
Otro factor importante a tener en cuenta es el número de palas que tiene la hélice.
Pero con esto hay que andar un poco con cuidado, porque, con las mismas dimensiones, el rendimiento y el
consumo de la hélice varía.
Esto del número de palas es algo que en aeromodelismo mejor lo dejamos para hacer bonito.
A mí me gusta que mis aviones se vean bonitos y uso tripalas y tetrapalas. Siempre sacrificando otros parámetros.
Pero básicamente hay quienes dicen que para montar una tripala tienes que restar una pulgada al diámetro y sumar otra al paso.
Por ejemplo, si te recomiendan una 20x8 bipala, en tripala sería una 19x10 (porque 19x9 no hacen).
Esto a mi me parece cuanto menos demasiado nemotécnico. Pero lo estudiaremos en el apartado de rendimiento.
Geometría o tipo de pala
Claro, el rendimiento de la hélice depende de muchos factores como estamos viendo.
Y la geometría de la pala no se queda atrás.
En aeromodelismo, dependiendo del tipo de motor que tengamos, vamos a encontrar unas opciones u otras.
Por ejemplo, la clásica hélice de glow es esta.
Todo hay que decir que Master Airscrew se ha renovado y a día de hoy éstas son las hélices que menos venden para glow.
APC tiene hélices para glow muy buenas y baratas.
Master Airscrew ha rediseñado sus hélices en este camino.
En cambio, si tienes un motor de gasolina, lo que puedes encontrar principalmente son hélices de madera.
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Tienes grandes marcas como Menz, Fiala, Xoar o Biela.
Y si tienes un eléctrico tienes que buscar algo como esto o como las que hemos visto de ambos sentidos de giro de Aerostar.
Lo que buscamos en este tipo de hélice es un núcleo más reducido, un centro con bastante cuerda y unas puntas muy finas y con mucho twist.
APC es la marca líder en hélices eléctricas. De Turnigy tengo yo también alguna eléctrica de madera muy similar a las APC.
Y bueno, hélices chinas puedes encontrar...
Otro tipo de hélice que veréis mucho son las hélices para slow flyers. Es decir, para corchitos.
Estas hélices las hay hasta 12" aproximadamente y sirven para vuelo 3D sobretodo con aviones muy ligeritos.
Hélices para veleros no he comentado nada porque, básicamente, la geometría es la misma que una APC eléctrica.
Lo que sí merece la pena comentar son las hélices a escala como esta que sería la hélice para un Messersmith o un Focke Wulf o la cuatripala (mal dicho, porque lo correcto es utilizar el prefijo tetra-) de más arriba que sería la hélice para un Mustang o un Corsair.
Cuando hablamos de hélices a escala, la función es hacer bonito. Entonces, los modelistas sacrificamos un poco el rendimiento.
Aunque también es verdad que muchos modelistas utilizan una hélice a escala para exhibir la maqueta y otra hélice para volarlo.
Pensad que, por ejemplo la hélice de un Mustang hace 4 metros de diámetro. En un modelo escala 1/5 (2.40m) sería una hélice de 31" de 4 palas para un motor de unos 50-60cc sin reductora... Una barbaridad.
Rendimiento y equivalencia de hélices
Ya veis que a medida que añadimos más parámetros, esto se vuelve más caótico.
Después veremos métodos más empíricos para elegir una hélice.
Pero el método más adecuado para acertar con la hélice es probar hélices. De diferentes medidas y de diferentes fabricantes.
Y esto lo he escuchado de boca de aeromodelistas muy experimentados.
Claro, ahí tienes que tener tú la sensibilidad para notar la diferencia de rendimiento.
Por ejemplo, en mi caso, tengo un avión de 2 metros a 30cc y el fabricante recomienda 18x8, 18x10, 19x8 y 20x8. Yo con este avión hago vuelo 3D y acrobático. Y he probado una Menz 19x6, una Fiala 19x8 y una Fiala 19x6. Y la que noto que le va mejor al avión para el tipo de vuelo que hago es la Fiala 19x6. Incluso mejor que la Menz.
Como es un avión que busco rendimiento, pues cuando compre hélice compraré Fiala 19x6.
Ahora bien. Imaginemos que queremos cambiar de 2 a 3 o 4 palas.
El método de -1" de diámetro +1" de paso no me convence en absoluto. Sin hacer ningún cálculo aerodinámico intuyo que así estamos montando una hélice con mayor resistencia, es decir, mayor torque.
Hay publicadas en internet algunas tablas que básicamente marcan:
3 palas, -1" diámetro; 4 palas, -1" diámetro y -1" paso.
Es decir, para una 19x8 bipala, una 18x8 tripala o una 18x6 tetrapala.
Esta regla nemotécnica si me cuadra más. Pero no deja de ser una regla nemotécnica.
Así que vamos a ir un paso más allá. Tengo localizados dos foros donde hablan de
factor de carga
En el primero publican la siguiente fórmula:
Factor de carga = Diámetro² x Paso x nº de Palas/2
En la práctica...
FC(12x6)=12²•6•2/2=864
Diámetro(3Px6)=√(2•864)/(6•3)=9.8"
Diámetro(4Px5)=√(2•864)/(5•4)=9.3"
FC(19x8)=19²•8•2/2=2888
Diámetro(3Px8)=√(2•2888)/(8•3)=15.5"
Diámetro(4Px6)=√(2•2888)/(6•4)=15.5"
Y en el otro esta fórmula:
Factor de carga = Diametro³ x Paso x Coeficiente n° palas;
coef. bipala = 1
coef. tripala = 1.414
coef. cuatripala = 1.732
En la práctica...
FC(12x6)=12³•6•1=10368
Diámetro(3Px6)=³√10368/(6•1.414)=10.7"
Diámetro(4Px5)=³√10368/(5•1.732)=10.6"
FC(19x8)=19³•8•1=54872
Diámetro(3Px8)=³√54872/(8•1.414)=16.9"
Diámetro(4Px6)=³√54872/(6•1.732)=17.4"
En conclusión, estas fórmulas resuelven el problema del escalado de la hélice. A hélices más pequeñas reducen menos diámetro y viceversa.
Pero a mí personalmente no me termina de convencer. Preferiría probar hélices, medir consumos, temperatura de motor (y variador en eléctricos) y sensaciones en vuelo.
Consumo
El consumo es por lo que realmente me guío yo a la hora de elegir una hélice. No en motores térmicos, porque en éstos, a más revoluciones mayor consumo de combustible, pero si en eléctricos.
Para ello nos compramos ésto. Una pinza amperimétrica. Nos sirve para medir amperaje, tensión (voltaje), resistencia y conductividad.
Su utilización es muy simple. Se hace pasar con la pinza el cable positivo o negativo (la diferencia será que marcará los amperes en positivo o negativo) de la batería y damos gas a tope.
Y aquello marcará X amperios.
Pues eso es lo que consume esa hélice. Recordáis que en el esquema eléctrico hablábamos de los valores máximos del motor, el variador y la batería?
Pongamos dos ejemplos:
- El motor consume máximo 20A, el variador soporta máximo 25A y la batería es de 25C (25A de descarga sin estresarla): si utilizo una hélice 10x8 y a 100% de gas consume 28A puedo quemar motor y variador. Y a la batería le reduciré considerablemente su vida útil. Así que mejor monto una 9x5, mido y si consume 18A será la hélice perfecta para el avión.
- Otro caso. El motor consume 55A, el variador soporta 80A y las baterías dan 100C de descarga. Monto una 18x10 y consume 60A. Tengo que bajar de pala. Monto una 16x8 y consume 52A. Ya estoy en rango. Pero yo voy a hacer vuelo acróbatico y 3D. Así que monto una 17x6 y consume 48A. Pues mucho mejor.
Así que, igual que el rendimiento de la hélice, para el consumo, la mejor opción que tenemos los aeromodelistas es probar diferentes hélices.
Utillería
Y, por último, para terminar de hablar de las hélices, vamos a ver un par de herramientas básicas que todos los aeromodelistas necesitamos en nuestro taller.
Lo primero es el escariador. Sobretodo si tenemos aviones de 1.80m en adelante.
Generalmente las hélices ya tienen un diámetro de eje estándar. Pero si necesitas agrandarlo, te hará falta uno de éstos.
Que dirás: "beh! Yo lo hago con el taladro de columna". Pues cuando te quede torcido o desplazado el agujero, acuérdate de mí.
Y lo otro es un equilibrador de hélices.
Normalmente las hélices vienen bien equilibradas.
Pero si hueles el suelo... Tendrás que retocar las puntas de la hélice y compensarla.
Y una hélice bien compensada es fundamental. Una hélice desequilibrada, como des gas te puede destrozar el parallamas del avión.
TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN
construcción del fuselaje
Ya hoy termino de encolar maderitas.
Ayer no pude porque no tenía mucho ciano así que tuve que ir hoy al chino a por un botecito.
Bueno, la chapa que cubre la cola hay que encolarla en dos tiempos como quien dice.
Primero la esquina de delante con cola entre las dos primeras cuadernas.
Y luego el extremo trasero, echando cola a las dos o tres últimas cuadernas.
Y diréis: "pero si hay más cuadernas en medio"
Bueno, no seáis impacientes. Cuando esto no se mueva le echamos cola entre medio.
Y así procedemos como en las chapas del morro. Presentamos, marcamos y ajustamos.
Una vez ajustado, a encolar.
En este enchapado me han hecho falta las gomillas. Qué hartura de espárragos, chiquillo!
Pues aún con las gomillas no se cierran las chapas.
Así que, haciendo presión con el dedito vamos encolando la unión tramo a tramo.
Bueno, en este punto me tengo que detener un momento para hacer una pequeña reflexión personal.
Y es que hay dos grandes dramas en la vida: Quedarse sin dinero. Si te quedas sin dinero estás en bancarrota. Has perdido en el Monopoli de la vida;...
... y quedarse sin cianocrilato. Que estés en bancarrota pasa. Pero que tengas que volver al chino 5 minutos después de llegar del chino porque te has quedado sin cianocrilato, que acabas de comprar, es de
Gilipollas con g mayúscula.
Consejo del día: "cuando compres ciano, compra un kilo. Ya lo gastarás. Es barato. Y sirve pa tó. Si no lo gastas hoy, lo gastarás mañana. En lo que sea. En reparar las gafas de leer. En el plato que el niño te acaba de romper. En la gomita del portátil que llevas 3 años guardándola para un día pegársela. En la baldosa del baño que se cae. En la baldosa? Qué más te da! Tienes un kilo de cianocrilato! En la pata de la mesa que el mamón del perro se cargó. En pegarles los huevos al culo a tu marido... Es que sirve pa tó. No seas tacaño. Compra cianocrilato a punta-pala. No seas como yo, que cada vez que me ve el chino me pregunta 'lo de siempre?' Sí hijo si, que yo soy de Sevilla pero por apellido pertenezco a la comunidad del puño cerrao."
Bueno, ahora que el chino ya me ha enseñado cómo se dice hola en chino (/shíshié/ - no sé cómo se escribe), ahora y sólo ahora puedo terminar mi avión!
Prosigo: el enchapado de cola lo he encolado primero por el borde de abajo y luego por el borde de arriba. Pero no a las cuadernas.
A las cuadernas les echo cola ahora, desde abajo.
Para seguir necesito enrasar el sobrante de chapa en la bancada de la cola.
Aquí tiene que asentar perfectamente la cola.
Ya vimos anteriormente que la cola estaba nivelada con el ala.
Ahora pongo un poco de celo en el borde frontal del estabilizador de cola.
Ponemos la cola en su sitio.
Bien escuadrada con el fuselaje. La verdad es que la cola la he escuadrado con el fuselaje. Y la debería haber escuadrado con las alas...
Lo siguiente es un poco delicado.
Hay que pegar estos triangulitos de balsa sólo por delante y entre ellos, pero sin que se nos pegue la cola.
Así que hay que ir echando poquísimo ciano aquí en cada pieza en un lado y en el otro. Sin que se nos tuerza la cola. Sin que se pegue la cola, de ahí el celo. Y sin que se nos despeguen los triángulos.
Y así capa por capa.
Y cuando tengamos todas, sacamos la cola. Si se os ha pegado, mala cosa.
Yo le he puesto este refuerzo provisional en el culo.
Ya veréis otro día por qué.
Con esto ya tenemos la cola.
Ahora a terminar detalles.
Como el asiento de atrás, que aún no lo había encolado.
Recordáis los trozos de balsa que guardé cuando construí la cola?
Pues para esto nos va a servir:
Otro día veréis la utilidad de meter aquí estas maderitas.
Bueno, los servos los voy a tener que montar alzados, pues el receptor irá en medio y los brazos de los servos justo por encima del receptor.
Sí, es balsa. Pero ya le pondré tornillos a los servos que lleguen hasta el contrachapado.
Los agujeritos para las fundas de las varillas de mando, no todas coinciden con la nueva configuración de los servos.
Así que le he hecho una piecita a medida.
Y la he encolado a la cuaderna que corresponde...
...a la altura que corresponde.
Ya sólo paso las fundas de plástico por los agujeritos.
Echo cola para que no se mueva.
Recorto el sobrante de tubo por fuera del fuselaje...
Y terminé de montar el kit
HASTA LA PRÓXIMA