Lección 4 de 13

Hélices

Cómo produce tracción una hélice, por qué sus palas están torsionadas, tipos según el paso, manejo del paso variable y cuidados frente a la lluvia, las piedras y las melladuras.

En revisión

6 min de lectura

GU09 Bloque 5 · Hélices

Esta lección está en revisión: la ha elaborado ULMPilot con ayuda de IA y aún no la ha comprobado una persona.

Si ves algo raro, avísanos.

La hélice es el elemento aerodinámico que transforma la potencia del motor en tracción. Cada pala es un ala que gira: produce una fuerza hacia delante acelerando aire hacia atrás. El motor aporta la potencia; la tracción la da la hélice.

Geometría

Ángulo de pala o calaje

Ángulo entre la cuerda de una sección de la pala y el plano de giro.

Paso geométrico

Lo que avanzaría la hélice en una vuelta si se enroscara en un sólido, como un tornillo.

Paso efectivo y resbalamiento

Lo que avanza de verdad en una vuelta. La diferencia con el geométrico es el resbalamiento.

Por qué la pala está torsionada

Cada sección de la pala recibe un viento relativo que combina la velocidad de giro, mayor cuanto más lejos del eje, y la velocidad de avance, igual para todas. Si el calaje fuera el mismo en toda la pala, las puntas trabajarían con un ángulo de ataque muy distinto al de la raíz. Por eso el calaje disminuye desde la raíz hasta la punta, buscando que cada sección trabaje con un ángulo de ataque eficaz. Aun así, el ángulo de ataque real de cada sección cambia de la raíz a la punta y con las revoluciones y la velocidad: es grande al empezar la carrera de despegue y pequeño en un picado.

Fórmula

Velocidad tangencial = 2 · π · r · rpm / 60

Ejemplo: hélice de 1,70 m de diámetro a 2.400 rpm. En la punta (r = 0,85 m) va a unos 214 m/s; a 30 cm del eje, a unos 75 m/s.

Si las puntas se acercan a la velocidad del sonido, la hélice pierde rendimiento y hace mucho ruido. Por eso los motores rápidos llevan reductora: en el Rotax 912 ULS, unas 5.800 rpm de motor dan unas 2.400 rpm de hélice.

Ilustración en preparación

Pala de hélice vista desde la punta con tres secciones (raíz, centro y punta) superpuestas, cada una con su calaje decreciente y el triángulo de velocidades formado por la velocidad de giro, la de avance y el viento relativo resultante.

Número de palas y materiales

Con más palas se puede absorber más potencia con un diámetro menor, lo que mejora la distancia al suelo y suaviza las vibraciones, pero cada pala es algo menos eficiente y el conjunto pesa y cuesta más. La madera es ligera y amortigua vibraciones, pero sufre con la humedad y la erosión. Los materiales compuestos son los más comunes en ULM. El metal es duradero, pero más pesado.

Tipos según el paso

Paso fijo: un compromiso de fábrica. Una hélice «de ascenso» tira bien en el despegue y peor en crucero; una «de crucero», al revés.
Paso ajustable en tierra: muy habitual en ULM. El calaje se cambia en el suelo, con herramientas y siguiendo el manual, dejando todas las palas iguales.
Paso variable en vuelo: el piloto cambia el calaje con un mando manual o eléctrico.
Velocidad constante: un regulador ajusta el paso para mantener las revoluciones elegidas por el piloto.

Manejo de la hélice

Paso corto (poco calaje): más revoluciones y máxima potencia para despegue y ascenso.
Paso largo (mucho calaje): menos revoluciones y crucero más eficiente.
Antes de aterrizar, paso corto, por si hay que hacer motor y al aire.
Con velocidad constante, el tacómetro indica las revoluciones de la hélice que fija la palanca de paso, y la potencia se lee en la presión de admisión. Para aumentar potencia se suben primero las revoluciones y luego la presión de admisión; para reducir, al revés. Respeta las combinaciones del manual.
Con paso fijo, las revoluciones suben al aumentar la velocidad: vigila no pasarte de vueltas en un descenso.

El giro de la hélice también produce efectos sobre la aeronave, como el par motor, la estela helicoidal o el factor P, que se estudian en Principios de vuelo.

Lluvia, piedras y revisión

La lluvia erosiona el borde de ataque, sobre todo en hélices de madera y de compuesto; por eso muchas llevan una cinta o una funda protectora. La grava levantada en pistas de tierra produce melladuras, y en las hélices propulsoras de los pendulares cualquier objeto suelto que caiga de la cabina acaba en la hélice.

Revisa melladuras, grietas, delaminaciones y erosión del borde de ataque.
Comprueba que no hay holguras y que los tornillos del buje y el cono están bien y frenados.
Una hélice sucia o mellada vibra, pierde rendimiento y puede romperse por fatiga: hazla revisar antes de volar.

Atención

Trata siempre la hélice como si el motor pudiera arrancar. No te pongas nunca en su arco y no arranques a mano sin formación y sin alguien cualificado a los mandos.

Ideas clave

La hélice convierte la potencia del motor en tracción.
El calaje disminuye de la raíz a la punta porque la velocidad de giro aumenta hacia la punta.
Paso corto para despegar y subir, paso largo para el crucero.
Con velocidad constante, el tacómetro indica las rpm de la hélice y la presión de admisión, la potencia.
Melladuras y suciedad producen vibraciones: revisa la hélice en cada prevuelo.

Para el examen

El ángulo de los perfiles de la pala cambia desde la raíz hasta la punta; no es igual para todos.
Una hélice sucia o con melladuras produce vibraciones, no más eficacia ni más revoluciones.
Con paso variable, el tacómetro indica las revoluciones de la hélice.