FINALIDADE DA HÉLICE

CRIAR FORÇA PROPULSIVA PELA TRANSFORMAÇÃO DA ROTAÇÃO DO MOTOR (RPM) EM TRAÇÃO (FORÇA PARA CRIAR DESLOCAMENTO)

A HÉLICE É FORMADA BÁSICAMENTE POR UM CUBO.

ONDE ESTÃO INSTALADAS AS PÁS.

A hélice esta montada no eixo de manivelas do mcv.

A hélice esta montada no eixo da hélice do mre (turbohélice).

Fatores aerodinâmicos

Uma aeronave em deslocamento cria uma força de arrasto contrário a esse deslocamento

A força de tração (empuxo) é igual ao arrasto, em vôo nivelado, atuando para frente.

A tração (empuxo) é força (f= m.A) F= força

M= massa

A= aceleração

O trabalho feito pela hélice é igual a força de tração vezes a distância percorrida pela aeronave T= f.D

POTENCIA P = T/t

A potencia p= f. D/t COMO D/t É IGUAL A VELOCIDADE, POTENCIA É IGUAL A P= F.V

T= trabalho

D= distancia

V= velocidade da aeronave

P = potência

Substituindo t por f.D teremos:

F= forçaT= trabalho

O motor fornece potência ao freio, a hélice converte essa potência em cavalo- força.

t= tempo

COMO JÁ VIMOS O MOTOR FORNECE POTÊNCIA AO FREIO, A HÉLICE CONVERTE ESSA POTÊNCIA EM CAVALO- FORÇA.

NESSA CONVERSÃO ALGUMA FORÇA É PERDIDA.

A EFICIÊNCIA DA HÉLICE É DADA PELA LETRA GREGA eta (h).

A EFICIÊNCIA DA HÉLICE VARIA DE 50% A 87% DEPENDENDO DE QUANTO ELA RECUA.

O RECUO DA HÉLICE É DADO PELA DIFERENÇA ENTRE O PASSO GEOMÉTRICO E O PASSO EFETIVO.

RECUO = PASSO GEOMÉTRICO - PASSO EFETIVO

PASSO GEOMÉTRICO DISTANCIA QUE A HÉLICE DEVE REALMENTE AVANÇAR EM UMA REVOLUÇÃO

PASSO EFETIVO DISTANCIA QUE A HÉLICE REALMENTE AVANÇA EM UMA REVOLUÇÃO

FORÇAS QUE ATUAM NA HÉLICE GIRANDO.

FORÇA CENTRÍFUGA – Tende a expulsar a pá do cubo.

FORÇA DE FLEXÃO DE TORQUE – Causada pelo torque na forma de resistência ao ar, tende a dobrar as pás para trás na direção oposta a rotação.

FORÇA FLEXÃO DE EMPUXO – É causada pelo empuxo, tende a dobrar as pás para frente quando a aeronave é puxada para frente .

FORÇA DE TORÇÃO AERODINÂMICA– Atua no centro de pressão e tende a levar as pás para ângulos maiores.

FORÇA DE TORÇÃO CENTRÍFUGA – Será sempre maior que a de torção aerodinâmica dessa forma as pás da hélice quando gira tem sempre a tendência de ir para ângulos menores.

Linha básica de referência

Linha central da pá

Comprimento da pá

Raio da Hélice

Linha básica de referência - Linha imaginária que serve de base para determinar as estações da pá.

Raio da Hélice – É a distância que vai da linha básica de referência á ponta da pá.

Linha central da pá – Linha imaginária que divide teoricamente a pá no sentido longitudinal, serve como eixo de rotação p/ mudança de ângulos.

Comprimento da pá – distância que se estende da face da base da pá até sua ponta.

FLANCO - Destina-se a dar resistência a pá.

BASE OU RAIZ - É a extremidade de fixação da pá ao cubo da hélice.

PONTA - É a parte mais afastada da pá e definida como as suas ultimas seis polegadas.

ESTAÇÕES – medidas a cada seis polegadas a partir do centro do cubo (linha básica de referência.)

Bordo de ataque – parte mais grossa da pá vai de encontro ao ar quando a hélice gira.

Bordo de fuga – Parte mais fina da pá por onde o ar escoa.Costa da pá ou lado da cambra – lado curvado ou arqueado da pá .

Face da pá – Lado plano da pá.

Corda da pá – Linha imaginária que vai do bordo de ataque até o bordo de fuga.

PÁ DA HÉLICE

Corda da pá ângulo da pá (b)

bCorda da pá – linha que vai do bordo de ataque ao bordo de fuga na sua maior extensão. Ângulo da pá (b) – Formado

entre a corda e o plano de rotação.

Ângulo de ataque (a) – Formado entre a corda e o vento relativo do aerofólio da pá.

Ângulo de ataque (a)Ângulo da pá (b)

Ângulo de ataque (A)

Vento relativo

Ângulo De Bandeira Ângulo Nulo

Ângulo MínimoÂngulo Maximo

Ângulo Reverso

Operação da hélice.

Movimentos da hélice. Rotação (RPM).

Translação ou trajetória.

Ângulos importantes. Da pá.

De ataque.

O ângulo de ataque (formado pelo vento relativo e a corda) ao se chocar com o ar causa deflexão criando na face da pá, lado voltado para o motor, uma região de pressão.

O ângulo de ataque cria ao mesmo tempo, no dorso da pá (cambra), uma região de depressão.

A pressão maior do lado da face direciona a força para a frente.

Aerodinamicamente a tração será dada pelo formato da pá e o ângulo de ataque.

A tração também é o resultado da massa de ar manipulada.

F = m. a onde m = massa e a = aceleração.

Quanto maior a aceleração imprimida a massa de ar maior será a sua velocidade .

Então a tração será dada pela massa de ar manipulada pela hélice vezes a velocidade da esteira de ar produzida pela hélice menos a velocidade da aeronave.

A massa de ar manipulada por sua vez depende do ângulo da pá (formado pela corda e o plano de rotação da hélice).

Ângulo maior, maior massa de ar trabalhada . RPM menor.

Ângulo menor, menor massa de ar trabalhada . RPM maior.

É através do ângulo da pá que se ajusta a carga da hélice para controlar sua rpm (rotação).

HÉLICE DE PASSO FIXO

Hélice que tem seu ângulo (passo) introduzido na sua construção e que não pode ser depois modificado.

São utilizadas em aeronaves de potência, velocidade, alcance ou altitude baixas.

São planejadas para melhor eficiência em uma determinada velocidade de rotação e deslocamento.

Podem ser comparadas a um automóvel de uma única marcha que inicia a corrida com baixo rendimento, aumenta até um ponto limite e depois estabiliza.

PASSO VARIÁVEL DE DUAS POSIÇÕES

PASSO VARIÁVEL E VELOCIDADE CONSTANTE

PASSO CONTROLÁVEL

PASSO AJUSTÁVEL NO SOLO

PASSO FIXO

TIPOS DE HÉLICE

HÉLICE DE PASSO AJUSTÁVEL NO SOLO

Operam como uma hélice de passo fixo, porem seu ângulo pode ser mudado com ela parada atuando especificamente em seus mecanismos .

Também são utilizadas em aeronaves de potência, velocidade, alcance ou altitude baixas.

Para operar em pistas curtas usa ângulo pequeno, para vôos longos ajusta-se o seu ângulo para valores maiores .

HÉLICE DE PASSO VARIÁVEL

O ângulo pode ser modificado em vôo.

Na decolagem o passo ou ângulo da hélice é mantida em minimo para se obter a máxima RPM.

Na subida a força do motor (torque) é reduzida para potencia de subida o passo ou ângulo da hélice é aumentado e ocorre a redução da RPM.

Na altitude de cruzeiro (estabilização do nível de vôo) quando força menor é requerida do que na decolagem e subida, a potencia do motor é outra vez reduzida e o passo ou ângulo da hélice aumenta ocorrendo a redução da RPM.

HÉLICE DE PASSO FIXO DE MADEIRA

Seu ângulo (passo) é determinado na sua construção e não pode ser alterado.

A escolha do ângulo é decidida pelo uso normal da Hélice (vôo nivelado).

São utilizadas em aeronaves leves, pequenas, que utilizam motores de baixa potência.

È uma hélice de baixo peso, simples e de produção bem econômica.

São utilizados o mogno, a cerejeira, a nogueira e o carvalho sendo também utilizado o vidoeiro. São utilizados de cinco a nove camadas com ¾ de espessura cada uma.

A hélice de madeira não é construída em uma peça única, mas por camadas de madeira duras, secas e bem selecionadas.

Características da Hélice de Madeira

Características de construção da hélice de madeira

Essas camadas são colocadas com resina a prova d’água e secadas durante aproximadamente uma semana. .

Depois de construída e desbastada com utilização de transferidores e gabaritos de bancadas são feitos os contornos e estabelecidos os ângulos das pás.

Um revestimento de tecido é colado nas ultimas 12” a 15” de cada pá e friso de metal é preso na maior parte do bordo de ataque a ponta de cada pá.

Material do friso: flandres, monel, latão e aço inoxidável.

Nas pontas das pás são feitos furos para drenagem de água que tende a se acumular por ação de força centrifuga.

O friso é fixado por parafuso de cabeça escareada e soldado.

Características da Hélice de Madeira (continuação)

O acabamento da madeira é feito com aplicação de camada de verniz claro e impermeável.

HÉLICE DE PASSO FIXO

Hélice de Metal - CARACTERISTICASSão semelhantes na aparência com as de madeira, porem tem a seção das pás mais finas.

São amplamente utilizadas na maioria das aeronaves leves.Foram fabricadas em uma peça única de duralumínio, sendo atualmente utilizado a liga de alumínio anodizado.

Tem mais eficiência de refrigeração pois o passo efetivo é bem próximo ao cubo.

São mais leves que as de madeira com custo de manutenção mais baixo.

pode-se torcer ligeiramente as pás para modificar seu passo.

O SISTEMA POSUI: UMA MANETE DE HÉLICE

MÁX RPM (100% - 2200 rpm)

MIN RPM (75% - 1650 rpm)

BANDEIRA (corte do motor)

GOVERNADOR DE HÉLICE

RPM (%) DA HÉLICE

TODA A FRENTE

POSIÇÃO INTERMEDIÁRIA

TODA RECUADA

MANETE DE HÉLICE

0 ÓLEO VINDO DO MOTOR PASSA NA BOMBA DO GOVERNADOR.

QUANDO A PRESSÃO DE ÓLEO FORNECIDA PELA BOMBA DO GOVERNADOR (DE 0 A 385 PSI) ULTRAPASSA 400 PSI A VÁLVULA DE ALIVIO ATUA.

0 ÓLEO PASSA PELA VÁLVULA SOLENÓIDE DO BATENTE SECUNDÁRIO (CANCELADO) E VAI A VÁLVULA BETA.DA VÁLVULA BETA 0 ÓLEO SEGUE PARA O SERVO MECANISMO DA HÉLICE ATRAVÉS DA VÁLVULA PILOTO.

A MOLA DE VELOCIDADE AO SER COMPRIMIDA PELA MANETE DE HÉLICE ABAIXA A V. PILOTO PERMITINDO A PASSAGEM DE ÓLEO PARA O SERVOMECANISMO DA HÉLICE.

ISSO ACARRETA DIMINUIÇÃO DO PASSO, AUMENTO DE RPM, QUE SENTIDA PELO EIXO DO GOVERNADOR COMANDA A SUBIDA DA VÁLVULA PILOTO OBSTRUINDO A PASSAGEM DE ÓLEO.

SEGURANÇAS DO BATENTE PRIMÁRIO (VÁLVULA BETA)

GOVERNADOR DE SOBREVELOCIDADE

SANGRIA DE PY

SEGURANÇAS DO BATENTE PRIMÁRIO (VÁLVULA BETA)

GOVERNADOR DE SOBREVELOCIDADE

SANGRIA DE PY

SEÇÃO GOVERNADORA DE COMBUSTIVEL (SANGRIA DE PY). PÁG. 28

A SEÇÃO PNEUMÁTICA DO FCU É PRESSURIZADA POR P3, SANGRADO DO COMPRESSOR POR TUBULAÇÃO EXTERNA.

P3 PY AUMENTA A QTD DE COMBUSTIVEL.PX DIMINUI A QTD DE COMBUSTIVEL.

PY É LEVADO A SEÇÃO PNEUMÁTICA DO GOVERNADOR TAMBÉM POR TUBULAÇÃO EXTERNA.

QUANDO A ROTAÇÃO SELECIONADA PELO GOVERNADOR DA HÉLICE AUMENTA ACIMA DE 2% DO VALOR NOMINAL (100%), O GOVERNADOR SANGRA PY DO FCU DESACELERANDO O MOTOR.

GOVERNADOR DE SOBREVELOCIDADE

Caso a rotação da hélice, por qualquer motivo, ultrapasse 2% à 4% do valor nominal (100%), a rotação dos contrapesos vencem a mola de velocidade, levantam a válvula piloto drenando óleo do servomecanismo da hélice.

Montado na posição duas horas da caixa de redução do motor de onde recebe acionamento.

SISTEMA DE EMBANDEIRAMENTO AUTOMÁTICO

►DESTINA-SE A EMBANDEIRAR A HÉLICE, INDEPENDENTE DE QUALQUER ATITUDE DO PILOTO, CASO DURANTE A DECOLAGEM O TORQUE DESENVOLVIDO PELO MOTOR CAIA ABAIXO DE 200 LBS.FT.

►COMPONENTES DO SISTEMA POR CADA MOTOR:

►CONTACTOR DE ALTA PRESSÃO (370 30 LBS.FT).

►CONTACTOR DE BAIXA PRESSÃO (200 30 LBS.FT).

►VÁLVULA SOLENOIDE DE EMBANDEIRAMENTO, LOCALIZADA NO GOVERNADOR DE SOBREVELOCIDADE.

►MICRO-SWITCHES UMA EM CADA MANETE DE POTÊNCIA (ACIONADA COM AS MANETES DE POTÊNCIA ACIMA DE 90% DE ROTAÇÃO) .

►LUZ DE FIDELIDADE DO SISTEMA UMA PARA CADA MOTOR NA CABINE DE COMANDO.

►INTERRUPTOR DE COMANDO PARA ARMAR O SISTEMA.

FUNCIONAMENTO DO SISTEMA

CONDIÇÕES PARA ARMAR O SISTEMA:

INTERUPTOR NA POSIÇÃO ARMADO.

CONTACTOR DE ALTA DESARMA O MOTOR OPOSTO.

CONTACTOR DE BAIXA EMBANDEIRA O PRÓPRIO MOTOR ENERGIZANDO O SOLENÓDE DE EMBANDEIRAMENTO NO GOV. DE SOBREVELOCIDADE.

M1

M2

NG ACIMA DE 90%.

Torque do motor esquerdo, por exemplo, cai até chegar a 370 30 lbs.ft. Luz do motor direito apaga, pois o contactor de alta do motor esquerdo desarma o de baixa do direito e o sistema esta desligado.

Torque do motor esquerdo continua caindo ao chegar a 200 30 lbs.ft o contactor de baixa do próprio motor apaga sua luz e embandeira a sua hélice.

PASSO REVERSO – aplicação

A válvula Beta é responsável por manter o ângulo mínimo de vôo em 17º durante a decolagem.

Para se aplicar a reversão no ângulo da pá da hélice é necessário que a válvula beta não atue. A válvula Beta é retirada da sua posição mecanicamente através de um cabo teleflex comandado pela manete de potência.

A atuação da válvula Beta impede que o ângulo da pá caia abaixo desses 17º (ângulo mínimo).

Entretanto o ângulo de reverso esta abaixo desse valor (-11º).

0º 17º 90º

-11º

Cabo do atuador do sincronizador somente no motor direito.Motor do atuador do sincronizador somente motor direito.Caixa de controle no interior da aeronave ( atrás do painel do 1p). Pick-up magnético um em cada governador de sobrevelocidade no M1 e M2.

Componentes do sincronismo de hélice

Sincronismo de hélice

Tem por objetivo manter um sincronismo das rotações das hélices em uma faixa de 50 RPM durante o vôo cruzeiro.

Regulagem do sincronismo de hélice.

►O cabo do sincronizador deve ser solto no seu atuador.

►O cabo do sincronizador deve ser movimentado na parte que é ligado no atuador, de um extremo ao outro e feita uma marca na sua metade.►O atuador do sincronizador deve ser atuado de um extremo ao outro contando os seus click’s (total de 53 click’s). Posicioná-lo na sua metade (click 27).►Ligar o cabo do sincronizador no atuador.

Esquema de revisão das hélices.

Desmontagem

Limpeza

Inspeção

→visual

→dimensional→ensaio não destrutivo

Reparo

Balanceamento

Montagem

Não Aplicável

→Da pá→pintura

→Dimensional pós reparo

→Estático

→Dinâmico

Limpeza da hélice (pág. 41)

Pás e cubos Peças de alumínio e de aço usa-se solvente de limpeza suave usando pincel ou pano.

Não usar materiais ácidos ou cáusticos.

Não usar pasta de polir, palha ou escova de aço.

Após a limpeza cobrir as pás com uma camada fina de óleo do motor para a sua preservação.

Nas pás de madeira usa-se água morna e sabão suave com pincel ou pano.

Obs: Qualquer hélice que teve contato com água salgada deve ser lavada com água fresca até a retirada de todos os traços de sal.

Ensaio não destrutivo (pág. 56 / 57)

Em material ferromagnético – inspeção por partículas magnéticas nas áreas de maior esforço.

Em material não magnético – inspeção por liquido penetrante especialmente nas pás.

Ensaio por eddy current – inspeção na parte interna do orifício cônico da pá.

Reparos nas hélices (pág. 42)

Tipo de ligas De alumínio – reparada permite reaproveitar 90% das pás acidentadas

Liga dura – zinco e alumínio fornece pouca vibração porem grande facilidade a corrosão.

Liga standard – cobre e alumínio fornece baixo índice de corrosão e a vibração não chega a ser prejudicial.

Na mesma hélice não pode haver pás de liga diferentes, porem pode-se instalar na mesma aeronave uma pá de liga dura e outra standard.

Causas que determinam reparos nas pás:

Erosão ̶ causada pelo encontro da pá com pedregulhos e grãos de areia que causam mossas nos bordos de ataque.

Corrosão ̶ na forma de pitting (poros) causados por operação em atmosfera agressiva (beira mar), mais evidentes em áreas sem proteção ou tratamento anti-corrosivo.

Obs. ̶ entalhes e danos situados nas 18” finais do diâmetro da pá são extremamente críticos devido a flutuação e vibração na ponta da pá. A operação da hélice com esse tipo de dano é extremamente perigosa, pois dão origem a trincas e cisalhamento por fadiga podendo causar cisalhamento da pá.

Esmerilhamento das pás

Executado para remover completamente os sinais deixados em ligas de alumínio tais como:

Entalhes

Cortes

Aranhões

Pequenas mossas

Manchas causadas por torção e endireitamento

Conceito de balanceamento (Pág. 39)

Balanceamento estático uma hélice deve estar balanceada estaticamente sendo esse tipo ̶de desbalanceamento caracterizado pelo seu centro de gravidade não coincidir com o seu plano de rotação.

Balanceamento dinâmico uma hélice deve estar balanceada dinamicamente. Esse tipo de ̶desbalanceamento é caracterizado quando os elementos semelhantes da hélice, como as pás ou os contrapesos não seguem o mesmo plano de rotação.

Existe ainda o desbalanceamento aerodinâmico que ocorre quando as potências das pás estão desiguais.

Qualquer hélice desbalanceada tanto estaticamente quanto dinamicamente torna-se uma fonte de vibração para a aeronave.

Balanceamento estático è executado no conjunto das pás da hélice por ̶comparação entre elas e corrigido pela colocação de fitas de chumbo no interior de cada pá. Esse serviço deve ser efetuado com as pás já pintadas.

Depois da hélice montada e ajustado os seus ângulos que possuem batente mecânico (reverso, pick-up e bandeira) deve ser balanceado o conjunto. Dois métodos são utilizados:

De suspensão

Fio de faca

O método do fio de faca é o mais utilizado e a bancada necessária para sua execução deve estar em um recinto que esteja livre de qualquer corrente de ar e de qualquer fonte de vibração.

Inspeção dimensional

São realizadas após cada reparo quando se verifica se os limites permitidos foram ou não ultrapassados.

As dimensões verificadas são as seguintes:

Alinhamento dos bordos

Alinhamento das faces

Largura das pás

Espessura das pás

Todas essas dimensões bem como os seus limites estão definidas na cópia heliográfica da hélice.

Linha básica de referência

Linha central da pá

Comprimento da pá

Raio da Hélice

Linha básica de referência - Linha imaginária que serve de base para determinar as estações da pá.

Raio da Hélice – É a distância que vai da linha básica de referência á ponta da pá.

Linha central da pá – Linha imaginária que divide teoricamente a pá no sentido longitudinal.

Comprimento da pá – distância que se estende da face da base da pá até sua ponta.

Inspeção dimensional (revisão).

Alinhamento da face

È a distancia que vai da linha central da pá a face ventral, essa medida deve ser feita após reparo na face.

È a distancia que vai da linha central da pá ao bordo de ataque na estação em estudo, essa medida deve ser feita após reparo no bordo de ataque.

Alinhamento do bordo de ataque

Largura da pá

È a distancia que vai do bordo de fuga ao bordo de ataque na sua maior extensão deve ser executada após reparo nos bordos.

Espessura da pá

È a distancia que vai da face dorsal a face ventral da pá deve ser verificada após reparo nas faces.

B AB F