Avión parado: el aire solo llega por el giro y por lo que aspira la hélice. La raíz va a 25° de ataque y la punta a 11°. El ángulo de pala baja de 43° en la raíz a 17° en la punta: es la torsión. Raíz y Mitad por encima de 14°: en pérdida, empuja poco y gasta mucha potencia.
Cada trozo de pala es un perfil que se mueve por dos razones: gira con la hélice y avanza con el avión. El viento relativo que le llega suma las dos. La raíz gira despacio y el viento le llega más de frente; la punta recorre mucho más camino en cada vuelta y el viento le llega casi de lado. Por eso la pala va torsionada: con mucho ángulo en la raíz y poco en la punta, para que todos los trozos trabajen con un ataque parecido.
El ángulo de pala es geometría y no cambia; el ángulo de ataque depende de la velocidad y de las rpm. Con el avión parado el aire solo llega por el giro y el ataque es grande, sobre todo en la raíz; al ganar velocidad, baja. En el examen, «ángulo de ataque de la hélice» se usa a veces por ángulo de pala: el que disminuye de la raíz a la punta es el ángulo de pala. Repasa el perfil en fuerzas aerodinámicas.
En cada vuelta avanza 1,29 m de los 1,52 m de su paso geométrico: resbalamiento del 16 %. Al eje llegan 55,3 kW y la hélice convierte 45,3 kW en tracción por velocidad: rendimiento del 82 %.
El aire no es madera: para empujar, la hélice tiene que lanzar aire hacia atrás, y eso exige que avance algo menos de lo que marca su paso. Esa diferencia, el resbalamiento, es la que da ángulo de ataque a las palas. Parado, el resbalamiento es total: la tracción es máxima, pero no hay avance y la potencia útil es cero.
Al acelerar bajan el resbalamiento y la tracción, pero la potencia útil sube hasta un máximo. Si el avión avanzara más de lo que permite el paso, las palas trabajarían al revés y la hélice frenaría. Con aire menos denso, la misma hélice a las mismas rpm mueve menos masa en cada vuelta: baja la tracción, y el examen lo llama «menos eficiencia de la hélice».
Con velocidad constante el regulador mantiene 5.500 rpm: si la hélice se acelera, los contrapesos se abren y el regulador aumenta el paso; si se frena, se cierran y lo reduce. Ahora pone 19°.
Más ángulo de pala es más carga: la pala muerde más aire, cuesta más girarla y, con los mismos gases, el motor baja de vueltas. Menos ángulo, menos carga y más rpm. Con paso fijo no eliges: las rpm dependen de los gases y de la velocidad, y en un picado suben solas.
La velocidad constante lo resuelve: eliges las rpm con la palanca de paso y el regulador busca el ángulo. Si la hélice se acelera, los contrapesos se abren y el regulador aumenta el paso hasta recuperar las rpm; si se frena, lo reduce. La ventaja es más rendimiento en cualquier condición, no un rendimiento constante.
Con paso corto la pala muerde poco aire y el motor llega a 5.302 rpm: la hélice da 2.076 N con el avión parado. Es lo que quieres para despegar.
A poca velocidad el viento relativo llega casi de lado a la pala: con paso largo el ataque sería enorme y cargaría tanto al motor que no llegaría a sus rpm. Por eso el despegue y el ascenso se hacen con paso corto: más rpm, más potencia y más tracción. En crucero es al revés: con paso corto el motor se pasaría de vueltas, y el paso largo deja menos rpm, menos consumo y menos desgaste con mejor rendimiento.
En la aproximación se pone paso corto: con gases reducidos la hélice frena más y, si te vas al aire, tienes toda la potencia al momento. Con el motor parado, una hélice en molinete frena mucho; en bandera, casi nada. Con altitud de densidad alta el paso corto deja al motor dar sus rpm, pero no devuelve la potencia perdida: las distancias, en actuaciones en despegue.
Los gases ponen la presión de admisión en 22,9 inHg y la palanca de paso deja el tacómetro en 5.000 rpm: el motor da un 62 % de su potencia.
Con velocidad constante hay dos mandos: los gases ponen la presión de admisión, es decir, cuánta mezcla entra, y la palanca de paso pone las rpm. Al dar gases el tacómetro casi no se mueve, porque el regulador aumenta el paso para absorber la potencia: el MAP te dice la potencia y el tacómetro, el paso.
Mucha presión de admisión con pocas rpm carga mucho cada cilindro: presiones y temperaturas altas y riesgo de detonación. Por eso el orden importa: al subir potencia, primero las rpm y después los gases; al bajarla, primero los gases y después las rpm. Así nunca pasas por la zona de MAP alta y rpm bajas.
Con el morro alto (7° de ataque) el disco va inclinado contra el viento: la pala que baja (a la derecha) ataca con más ángulo y tira más que la que sube. La tracción se descentra a la derecha y el morro guiña a la izquierda. A más ángulo de ataque y más potencia, más factor P.
En la mayoría de los ULM la hélice gira en sentido horario vista desde la cabina, y sus efectos tiran del morro hacia la izquierda. El par alabea a la izquierda y en tierra carga la rueda izquierda, la estela golpea la deriva por la izquierda y el factor P descentra la tracción a la derecha. Si la hélice gira al revés, todo cambia de lado.
Los tres crecen con mucha potencia y poca velocidad: en el despegue y el ascenso, cuando los mandos tienen menos autoridad. El factor P aumenta además con el ángulo de ataque. La precesión es distinta: solo aparece mientras cambias la actitud, y es mayor cuanto más rápido la cambias y más gira la hélice.
La punta recorre π × 1,73 m en cada vuelta y da 2.263 vueltas por minuto: va a 205 m/s. Es Mach 0,60, con el sonido a 340 m/s. La reductora baja las 5.500 rpm del motor a 2.263 en la hélice (los engranajes, en el motor).
Toda la pala da las mismas vueltas, pero la punta recorre mucho más camino: es la parte más rápida. Con más diámetro o más rpm la punta se acerca a la velocidad del sonido. Por encima de unas 0,85 veces esa velocidad pierde rendimiento y hace mucho ruido, y si la pasa aparecen ondas de choque.
Los motores de ULM giran deprisa: 5.500 rpm en el ejemplo. Una hélice de 1,73 m a esas rpm tendría la punta supersónica. La reductora baja las vueltas de la hélice para que la punta siga por debajo del sonido con un diámetro grande, que mueve más aire.
Con muchas rpm la hélice aspira aire de abajo y levanta piedras que mellan el borde de ataque. Por debajo de unas 2.500 rpm del ejemplo apenas pasa: rueda despacio y con pocas rpm, evita la grava y no hagas la prueba de motor sobre ella. El material compuesto es ligero y se moldea con la forma ideal, pero un golpe puede dejar un daño interno que no se ve a simple vista.
En tierra, con muchas rpm, la hélice aspira aire desde abajo y levanta piedras y gravilla que golpean las palas. Por eso se rueda despacio y con pocas rpm, se evitan las zonas sueltas y la prueba de motor se hace sobre suelo limpio. La lluvia también desgasta: cada gota choca a la velocidad del trozo de pala, y en la punta son más de 200 m/s.
Unos gramos de más en una pala, o una hélice mal centrada, generan una fuerza que crece con el cuadrado de las rpm y gira con la hélice: vibraciones que aflojan uniones y dañan el motor. Ante una vibración nueva, reduce, aterriza y que revisen la hélice; cualquier golpe, grieta o erosión se revisa antes de volar.
| 68-60 · 74-48 | Primero el diámetro y después el paso, en pulgadas. La del examen, 74-48: 74 in de diámetro y 48 in de paso. |
| ≈ 90° | Ángulo de pala en bandera: de canto al aire. |
| 90° después | Precesión: el efecto aparece 90° más allá, en el sentido de giro. |
| 2,43 : 1 | Reductora del ejemplo: 5.500 rpm de motor son 2.263 rpm de hélice. |
| ≈ 340 m/s | Sonido a nivel del mar ISA. Punta = π × diámetro × rpm ÷ 60. |
| 80–85 % | Rendimiento propulsivo máximo de una buena hélice. Parado, 0 %. |
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