Elice cu pas variabil

Un exemplu de elice marină cu pas variabil.

O elice cu pas variabil este o elice ale cărei pale pot fi rotite în jurul axei sale longitudinale pentru a-și schimba pasul. ^[1] Când această operație permite, de asemenea, obținerea unui pas negativ și, prin urmare, o mișcare inversă, vorbim despre o elice cu pale reglabile ^[2] .

O elice realizată în acest mod are un unghi de pas variabil al palelor. Deoarece pasul unei elice înseamnă distanța parcursă în mediu (aer, apă, pământ) la o rotație completă a elicei în sine, vorbirea despre o elice cu pas variabil este imprecisă, dar variația unghiului de pas implică încă o variație a pasului . Acesta este motivul pentru care vorbim despre o elice cu pas variabil în loc să spunem „pas variabil” ^[3] .

Reglarea pasului are loc de obicei prin intermediul unui circuit hidraulic, motiv pentru care butucul are un diametru mai mare decât cel al unei elice cu pas fix de același diametru, care va avea în consecință o eficiență mai mare cu același diametru, de asemenea ca la un cost de fabricație mai mic. O elice cu pas variabil, pe de altă parte, vă permite să reglați pasul în funcție de viteza dorită, făcându-l astfel mai eficient pentru alte viteze decât cea proiectată și permițând o accelerație mai bună și o manevrabilitate mai bună. O elice cu pas variabil vă permite, de asemenea, să inversați mișcarea navei (adoptând un pas negativ) fără a utiliza motoare reversibile, de fapt aceste elice sunt montate pe nave a căror propulsie este încredințată motoarelor diesel în 4 timpi.

Acesta este motivul pentru care navele care funcționează la o viteză constantă pentru marea majoritate a timpului (cum ar fi petrolierele sau vrachierele ) folosesc elice cu pas fix, în timp ce navele care au o gamă mai mare de viteză de operare sau care trebuie să asigure o manevrabilitate mai mare (cum ar fi remorchere). sau nave ro-ro ) folosesc de obicei elice cu pas variabil.

Două elice cu lame de cimitară ale unui Lockheed C-130 Hercules, plasate în steag, cu partea mobilă în evidență la baza lamelor

La avioane, funcția principală a elicei cu pas variabil este aceea de a menține constant numărul de rotații, ajustând pasul și, în consecință, unghiul de incidență al palelor atât cu viteză variabilă, cât și cu densitate a aerului variabilă (de exemplu, datorită efectului altitudine), care variază cu cuplul aplicat elicei.

Acest lucru vă permite să mențineți o eficiență optimă a elicei într-o gamă largă de condiții de funcționare. Pasul minim este astfel încât să permită realizarea rotațiilor maxime cu aeronava cu punct fix; ritmul maxim trebuie să fie astfel încât să permită menținerea unui număr moderat de rotații chiar și la viteza maximă.

În aeronavele de aviație generală și comercială, mecanismul de variație a pasului este acționat de un circuit hidraulic care exploatează presiunea uleiului motorului, în timp ce în aeronavele ultralegere, care rareori au motoare cu circuitul de ulei configurat în acest scop, acționarea are loc prin intermediul un motor electric pas cu pas controlat electronic, utilizând semnalul rpm al motorului.

În avioanele cu un singur motor cu piston, forțele aerodinamice și centrifuge tind să aducă în mod natural elicea la pas minim, în timp ce circuitul de ulei sub presiune, reglat de o supapă și un regulator centrifugal, acționează un piston conținut în butucul elicei care, prin intermediul furcilor, îl deplasează știfturile pe rădăcinile lamelor, făcându-le să se rotească spre pasul maxim; echilibrul dintre cele două forțe determină pasul folosit. Pilotul, prin intermediul pârghiei pasului elicei, modifică calibrarea regulatorului hidraulic pentru a menține viteza dorită. Dacă o cauză externă (o modificare a puterii, vitezei etc.) tinde să determine viteza de rotație a elicei să devieze de la valoarea setată, regulatorul centrifugal va încărca (turații în exces) sau va descărca (turații mici) circuitul de ulei. .

Pentru a permite uleiului circuitului de pas să circule și să-și uniformizeze temperatura cu restul uleiului de motor, mecanismul de schimbare a pasului trebuie testat de câteva ori între pasul minim (turații maxime, pârghie înainte) și pas maxim (turații la ralanti) , maneta spate) în timpul testului motorului; procedând astfel, se verifică și funcționalitatea sa.

La motoarele cu mai multe pistoane, forțele care acționează asupra elicei sunt inversate, acest lucru pentru a permite elicei să se deplaseze în mod natural la pasul steagului (palele paralele cu fluxul de aer) în caz de defecțiune a motorului, reducând rezistența motorului. Inoperant și facilitând "asimetricul „zbor cu motorul încă în funcțiune. Măsurile de precauție adecvate însoțesc funcționarea lor, cum ar fi știfturile de blocare pentru a împiedica elicele să cadă atunci când motoarele se opresc după aterizare (consimțământul pentru pasul steagului se obține numai prin mutarea manetei elicei până înapoi) și acumulatori de gaz pentru a permite revenirea la pas minim atunci când motorul trebuie repornit în zbor.

În avioanele cu turbopropulsor există un control și mai avansat al pasului elicei. În plus față de funcțiile normale văzute până acum, dacă aduceți clapeta de accelerație înapoi, sub semnul de ralanti, ocoliți comanda normală a elicei, care reduce mai întâi pasul la zero (devine o frână aerodinamică) și apoi își asumă valori negative ., însoțită de o creștere a puterii: această operațiune „inversă” este utilizată pentru a încetini avionul de aterizare după contactul cu pista și, în unele cazuri, permite și manevrarea în sens invers, fără a folosi tractoare pentru tractare.

Pasul variabil poate fi găsit atât la modelele cu elice, cât și, chiar dacă mai rar, la cele cu ventilator canalizat; așa cum s-a văzut deja, în cazul avioanelor cu turbopropulsie, unghiul de incidență a palelor variază de la 0 ° la 90 °, această din urmă poziție numită „în pavilion” deoarece reduce la minimum rezistența la aer cu motorul oprit sau în avarie, de multe ori palele se pot roti chiar și peste 90 ° pentru a genera o tracțiune inversă, obținând același efect ca și inversatoarele de tracțiune utilizate cu motoarele cu reacție . Invenția și dezvoltarea elicei cu pas variabil se datorează inginerului italian Corradino D'Ascanio . ^{[ fără sursă ]}