Una hélice de cimitarra tiene la forma de una espada de cimitarra , con un barrido creciente a lo largo del borde de ataque. Normalmente, las hélices de cimitarra están construidas con materiales ligeros o compuestos . A principios de la década de 1900, según lo establecido por el inventor aeronáutico francés Lucien Chauvière y su éxito comercial con su diseño de hélice Integrale en forma de cimitarra , [1] estaban hechos de madera laminada. La combinación de peso ligero y aerodinámica eficiente da como resultado más potencia y menos ruido.
Los motores Propfan utilizan hélices de cimitarra contrarrotantes para lograr niveles de eficiencia de turbohélice a altas velocidades de aire subsónicas comparables a las de los turbofans .
Los turbohélices funcionan mejor a velocidades inferiores a aproximadamente 450 mph (725 km / h). Todas las hélices pierden eficiencia a alta velocidad, debido a un efecto conocido como arrastre de olas , que se produce justo por debajo de las velocidades supersónicas . Esta poderosa forma de arrastre exhibe un inicio repentino y condujo al concepto de una barrera de sonido cuando se encontró por primera vez en la década de 1940. [ cita requerida ] En el caso de una hélice, este efecto puede ocurrir cuando la hélice gira lo suficientemente rápido como para que las puntas de las palas se acerquen a la velocidad del sonido, incluso si el avión en sí no avanza.
Esto se puede controlar hasta cierto punto agregando más palas a la hélice, produciendo así más empuje a una velocidad de rotación más baja. Es por eso que algunos cazas de la Segunda Guerra Mundial comenzaron con accesorios de dos palas y estaban usando diseños de cinco palas al final de la guerra. El único inconveniente de este enfoque es que agregar palas hace que la hélice sea más difícil de equilibrar y mantener. Sin embargo, en algún momento, la velocidad de avance del avión combinada con la velocidad de rotación de la hélice resultará una vez más en problemas de arrastre de olas. Para la mayoría de las aeronaves, esto ocurrirá a velocidades superiores a aproximadamente 450 mph (725 km / h).
Un método para disminuir la resistencia de las olas fue descubierto por investigadores alemanes en la Segunda Guerra Mundial: barrer el ala hacia atrás. Hoy en día, casi todos los aviones diseñados para volar a más de 700 km / h (450 mph) utilizan un ala en flecha . En la década de 1940, NACA comenzó a investigar hélices con un barrido similar. Dado que el interior de la hélice se mueve más lentamente que el exterior, la pala se vuelve progresivamente más barrida hacia el exterior, lo que lleva a una forma curva similar a la de una cimitarra .
El concepto de propfan estaba destinado a ofrecer un 35% más de eficiencia de combustible que los turboventiladores contemporáneos, y en esto lo lograron. En pruebas estáticas y de aire en un DC-9 modificado , los propfans alcanzaron una mejora del 30%. Esta eficiencia tiene un precio, ya que uno de los principales problemas con el propfan es el ruido , particularmente en una era en la que las aeronaves deben cumplir con los requisitos de ruido cada vez más estrictos de la EASA y la FAA para la certificación.