Elice controrotante

Un Armstrong Siddeley Python , motor experimental cu turbină cu elice contrarotante, testat într-un tunel de vânt NACA în 1949 .

Sistemul de elice contrarotante , cunoscut și sub numele de elice coaxiale contrarotante , folosește puterea unui motor , de tip piston sau turbopropulsor , pentru a roti două elice dispuse de-a lungul aceleiași axe, dar rotite în direcții opuse de rotație . Elicele controrotante sunt utilizate în mod obișnuit în unele sisteme de acționare marină, în special în ambarcațiunile de agrement medii și mari. Cele două propulsoare sunt montate unul în spatele celuilalt, iar puterea este transferată lor de la motor prin intermediul unui sistem de planetare și planetare roți dințate sau roți dințate. Sistemul de elice contrarotante nu trebuie confundat cu soluțiile de propulsie cu elice care se rotesc cu sens opus de rotație și instalate pe diferite motoare.

Elice contrarotante în aeronautică

În cazul zborului cu viteză redusă, rotația palelor unei elice face ca o cantitate semnificativă de masă de aer care curge prin discul elicei să fie transformată într-un flux de aer tangențial sau de rotație. Energia acestui flux aerodinamic tangențial la direcția de mișcare este total irosită în schema cu un singur helix și determină o reducere a eficienței elicei.

Pentru a utiliza o parte din această energie, o a doua elice plasată în spatele primei poate extrage, de asemenea, energie din fluxul de aer perturbat care o investește. Dacă este bine proiectat, un sistem de elice contrarotant nu are curenți de aer de tip rotațional și creează o împingere uniformă pe discul elicei, provocând scurgeri mai mici și creșterea performanței.

Mai mult, fluxul tangențial de aer generat de o elice, dacă este prezent, provoacă probleme de manevrabilitate la viteze mici, deoarece, dacă lovește stabilizatorii verticali, adică chila și cârma , generează o forță care tinde să facă gura avionului spre dreapta. sau stânga în funcție de direcția de rotație a lamelor.

Desenul elicelor contra-rotative servește, de asemenea, pentru a contracara momentul de ascuțire asimetrică ( factorul P ) generat în aeronavele cu elice atunci când își asumă o structură nu perfect orizontală, așa cum se întâmplă în anumite condiții de zbor cu un unghi ridicat de atac sau în unele configurații coș în timp ce rulează pe sol. Unele sisteme anti-rotative sunt proiectate pentru a fi utilizate numai la decolare și pentru a obține o tracțiune și o eficiență maximă în aceste condiții. La sfârșitul manevrei, una dintre elice este deconectată în timpul zborului de croazieră pentru a-și crește autonomia.

Caracteristici

S-a constatat că sistemele de elice controrotante sunt cu 6% și 16% mai eficiente decât sistemele convenționale cu elice simple. ^[1] Pe de altă parte, soluția este foarte zgomotoasă, cu creșteri de zgomot în axă, înainte și înapoi, până la 30 dB și de-a lungul direcțiilor tangențiale de 10 dB. ^[1] Cea mai mare parte a zgomotului suplimentar poate fi măsurată în gama de frecvențe înalte. Această problemă substanțială de creștere a zgomotului va limita răspândirea acestui aranjament de elice în aplicațiile de aviație comercială până la rezolvarea acestuia. Una dintre posibilități este de a închide elicele într-o carapace care le ține. Este valabil și pe fața de reducere a zgomotului trucul de a face cele două elice cu un număr diferit de pale între față și spate, cum ar fi: patru pale pentru elice față și cinci pentru cea din spatele primei.

Eficiența elicelor controrotante are drept contrapesoare o complexitate mecanică mai mare a sistemului. Din acest motiv, soluția de elice anti-rotativă pentru avioane sau rotorile anti-rotative pentru elicoptere este utilizată în aplicații militare de aeronave și navale, cum ar fi torpile în care nevoia de întreținere mai mare și creșterea costurilor aferente nu sunt, în unele cazuri, cerința prioritară.