Fundamentos de Engenharia Aeronáutica - Volume único

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Essas hélices possuem passo fixo e geralmente eficiência máxima da ordem de 60%, e,
portanto, grande parte da potência disponível no eixo do motor é dissipada.
A escolha de uma hélice adequada para uma aeronave destinada a participar da
competição AeroDesign é uma constante fonte de estudos, pois uma seleção correta
proporciona excelentes qualidades de desempenho à aeronave. Algumas equipes já possuem
técnicas para o desenvolvimento de suas próprias hélices no qual justificam todos os cálculos
de projeto perante a organização do evento.
No presente livro apenas são mostradas e avaliadas as características das hélices
apresentadas na Figura 3.7, pois se tratam de hélices comerciais e que são facilmente
encontradas nas lojas especializadas.
Um ponto de grande importância na escolha da hélice é a determinação da tração
estática fornecida pela hélice com o avião parado (v = 0 m/s), pois a partir desta condição é
possível saber entre uma série de hélices estudadas qual delas proporciona melhores
condições para a decolagem da aeronave. No projeto AeroDesign a determinação da tração
disponível em baixas velocidade é de extrema valia, uma vez que o regulamento estipula um
comprimento de pista máximo para a decolagem da aeronave, e dessa forma, é muito
importante que a hélice utilizada proporcione durante a corrida de decolagem uma rotação
elevada e um alto torque do motor, resultando em um melhor aproveitamento da potência
disponível no eixo do motor.
Como as hélices de passo fixo utilizadas em aeromodelos possuem baixa eficiência em
função da razão de avanço (0 ≤ η ≤ 60%), nem toda a potência disponível no eixo do motor é
aproveitada e, portanto, torna-se muito importante a escolha de uma hélice que proporcione os
máximos valores de rotação e torque.
3.5 – Modelo propulsivo
Para se obter uma aeronave com excelentes qualidades de desempenho na competição
AeroDesign é de fundamental importância que a tração disponível fornecida pela hélice seja
determinada com a maior precisão possível. As técnicas utilizadas para a determinação da
tração disponível vão desde uma análise matemática fundamentada em um modelo propulsivo
até análises mais sofisticadas como ensaios em túnel de vento, ensaios em vôo ou mesmo a
utilização de bancadas para testes do motor. A presente seção mostra um modelo matemático
que permite estimar com boa confiabilidade a tração disponível, este modelo é fundamentado
na potência disponível no eixo do motor e na eficiência da hélice em função da razão de
avanço.
A tração estática pode ser determinada de modo rápido a partir de um modelo
matemático ou então com a realização de um ensaio estático do grupo moto-propulsor. O
modelo analítico que permite determinar a tração estática de forma aproximada com boa
confiabilidade é proposto por Durand & Lesley [3.1] e definido da seguinte forma:
com o valor de K T0 determinado por:
T
PE
0
= K
T
⋅
(3.1)
n ⋅ D
v= 0
⎛ p ⎞
K T 0
= 57000 ⋅ ⎜1,
97 − ⎟
(3.2)
⎝ D ⎠