Una unidad de reducción de velocidad de la hélice es una caja de cambios o un dispositivo de correa y polea que se usa para reducir las revoluciones de salida por minuto (rpm) de las rpm de entrada más altas del motor. [1] Esto permite el uso de motores de combustión interna de pequeño desplazamiento para hacer girar las hélices de los aviones dentro de un rango de velocidad eficiente.
Historia y funcionamiento
Los hermanos Wright reconocieron la necesidad de un engranaje de reducción de hélice en 1903, pero no se usó generalmente en motores de aviones hasta que se diseñaron motores más grandes en la década de 1920. [1] Los motores grandes con altas velocidades del cigüeñal y potencias exigían una reducción de la hélice, los pilotos notaron el aumento en el rendimiento de aviones similares equipados con engranajes reductores. [1]
Tipos
Los tipos de unidades de reducción de velocidad de la hélice incluyen: [1]
- Transmisión por cadena
- Reductor simple o engranaje recto
- Engranaje recto interno
- Farman o tipo planetario bisel
- Engranaje solar fijo
- Engranaje interno fijo
- Cinturón de conducir
- Engranaje epicicloidal
Variaciones de diseño
El motor Rolls-Royce Falcon de 1915 presentaba un engranaje de reducción de hélice epicicloidal que contenía un embrague diseñado para limitar el par máximo , protegiendo así los engranajes de reducción. [2] El motor Merlin posterior de la misma compañía utilizó engranajes de reducción de rotación opuestos para proporcionar hélices contrarrotantes para aviones bimotores, un método mucho más barato que diseñar y construir los motores para que funcionen en direcciones opuestas. [3]
El desafío de acoplar cajas de cambios a motores de combustión interna es principalmente la resonancia torsional que puede desarrollarse a ciertas velocidades. La carga de una hélice y una unidad de reducción pueden alterar las frecuencias de resonancia del cigüeñal, permitiendo que la vibración torsional aumente rápidamente a niveles altos a ciertas velocidades de rotación. Las medidas tomadas por el diseñador para mitigar las resonancias torsionales en el diseño original del motor pueden resultar ineficaces si la frecuencia de resonancia se altera mediante el uso de una unidad de reducción. En ocasiones, se utilizan embragues y / o acoplamientos flexibles para evitar que la resonancia torsional alcance niveles dañinos.
Los motores de la serie Continental Tiara usaban un solo juego de engranajes para impulsar tanto la hélice como el árbol de levas , lo que permitía que la hélice funcionara a la mitad de la velocidad del motor. [4]
Aplicaciones
El uso de engranajes de reducción de hélice fue muy común durante el apogeo del uso de motores de pistón en la aviación (de 1930 a 1940), con esencialmente todos los motores de pistón más potentes jamás construidos para su uso en aviones diseñados para hacer uso de engranajes de reducción.
El uso de una unidad de reducción es común en la construcción de aeronaves experimentales construidas en casa cuando se pueden usar motores de automóviles. Estos motores, además de su menor costo, generalmente tienen menos desplazamiento que los motores de aviones ligeros especialmente diseñados y desarrollan una potencia máxima a altas revoluciones por minuto (rpm), generalmente por encima de 4.000 rpm. Los motores de aviones tradicionales, en los que la hélice se fija más comúnmente directamente al cigüeñal del motor, desarrollan una potencia máxima cerca de la velocidad máxima segura y eficiente de la hélice: de 2500 a 3000 rpm. Esta velocidad se considera las rpm máximas típicas para una hélice de avión monomotor debido a la necesidad de mantener la velocidad de la punta de la hélice por debajo de la velocidad del sonido.
Los motores de aviones certificados por la fábrica también han utilizado unidades de reducción integrales en su diseño. El Cessna 175 usó una unidad de engranajes que es parte del motor Continental GO-300 , mientras que el Helio Courier y varios gemelos Beechcraft , entre otros, usaron el Lycoming GO-435 y GO-480 con engranajes . Muchos aviones deportivos ligeros utilizan motores de Rotax , como el Rotax 912, que incorpora un reductor de engranajes.
Ver también
Referencias
Notas
Bibliografía
- Vuelo No. 1935, Volumen XLIX, 24 de enero de 1946.
- Gunston, Bill. Desarrollo de motores aerodinámicos de pistón . Cambridge, Inglaterra. Patrick Stephens Limited, 2006. ISBN 0-7509-4478-1
- Guttery, TE La colección Shuttleworth . Londres: Wm. Carling & Co, 1969. ISBN 0-901319-01-5