Hélices de paramotor y tallas- Parapente Pura Vida
Me gustaría explicar por qué una hélice grande es mejor que una pequeña. De hecho, voy a abarcar todo acerca los diferentes tipos y diseños de hélices. Hace falta tomar en cuenta algunos parámetros a la hora de diseñar una nueva hélice: 1. Diámetro 2. Perfil 3. Cuerda 4. Ángulo de ataque 5. Cantidad de palas Estos cinco parámetros deben estar equilibrados. Si tienes una hélice que funciona bien con un motor específico y quieres mejorarlo, no bastará con cambiar una sola cosa. No puedes simplemente aumentar digamos el diámetro de la hélice y dejar el resto igual porque le hélice hará más resistencia al motor y este no tendrá suficiente potencia para llegar a las revoluciones deseadas.
Diámetro y empuje
La velocidad es la enemiga de todo lo que vuela porque a mayor velocidad, mayor resistencia. El aire se comporta igual en una hélice. Si intentas mover el aire muy rápido, se producirán vórtices y resistencias en los bordes del flujo de aire. Esto significa que sea más eficiente intentar mover un gran volumen de aire a menor velocidad que un volumen pequeño a mayor velocidad.
Lo que esto significa es que si tienes una hélice con mucho diámetro, se mueve una masa de aire grande a menor velocidad. Una hélice más pequeña solo captura una cantidad pequeña de aire y para conseguir el mismo empuje hará falta mover el aire más rápido, lo que es ineficiente.
En paramotor, una hélice de 125cm es más o menos la norma. En Scout Paramotors, usamos una hélice de 132cm. ¿Por qué? Porque con un aumento relativamente pequeño en el diámetro, se obtiene mucho más empuje.
¿Cuánto más? Bueno, si eliminas la zona de las puntas y del centro, que no contribuyen con el empuje, la diferencia de la zona efectiva de empuje
entre una hélice de 125cm y una de 132cm aumenta a 16%, a pesar de que la diferencia de diámetro es de apenas 6%.
Esto no significa que una hélice más grande sea 16% más eficiente, pero casi. Lo que significa es que la hélice más grande captura 16% de volumen de aire en cada rotación, así que hace que se mueva un volumen mayor de aire y es suficiente para moverlo a menor velocidad.
Cómo escoger el tamaño
Entonces, ¿qué tamaño de hélice necesitas? Yo diría que compraras la más grande que puedas. Claro, si ya tienes un paramotor estarás limitado en cuanto a opciones, pero hace falta un espacio de 7cm de cada lado, entre las puntas de la hélice y la jaula como margen de seguridad.
Si tienes la opción de escoger una jaula más grande, hazlo, siempre y cuando puedas extender bien los brazos para despegar bien.
Sin embargo, no puede ser demasiado grande. Algo importante es el radio de reducción que determina la velocidad de rotación de la hélice.
Tomemos tres ejemplos: una hélice convencional de 125cm; una de 132cm y una extrema de 150cm; todas con el mismo motor Moster Plus de Vittorazi de 185cc.
Con un radio de reducción de 2,68 y RPM máxima de 8.600 apenas obtendrás 3.200RPM.
Con una hélice de 125cm, las puntas rotarán a una velocidad de Mach 0,62 (unos 765km/h). Con 132cm, la velocidad es de 0,65. Con una de 150cm, la velocidad estaría por encima de Mach 0,7.
Lo ideal para una hélice es de Mach 0,62. Si se aumenta la velocidad de las puntas más allá de este punto, el ruido es insoportable.
Es por ello que nuestra hélice de 132cm de Scout no pasó la prueba de sonido en Alemania, necesaria para la homologación. Era un poco más ruidosa que el límite permitido.
Con una hélice de 150cm, es necesario cambiar el radio de reducción en el motor para mantener bajas las revoluciones.
Perfil de la hélice
Lo siguiente que debe considerarse es el perfil. Cada fabricante y cada diseñador escogen perfiles diferentes.
Si comparamos tres tipos comunes, la popular Helix (helix-propeller.de) tiene un perfil bastante fornido; luego está la Scout de 132cm (scoutparamotor.com), parecida a la Helix pero más estilizada; y por último, la e-Prop (e-props.fr) tiene un perfil delgado.
En un perfil, lo que importa no es el grosor sino la forma. El perfil relativamente estilizado de la e-prop es posible gracias a una tecnología de producción muy interesante que permite hacerlas tan delgadas.
La otra diferencia es también la menor superficie de la hélice. En la hélice Scout, es una línea recta. Fue e-Prop el primero en colocar una curva en el perfil inferior.
Al final, son tres formas diferentes de lograr básicamente lo mismo.
Paso y ángulo de ataque
Lo último que debe tomarse en cuenta es el paso. El paso de una hélice es la distancia que recorre la hélice en una revolución como si cortara perfectamente el aire. El paso se obtiene con la cuerda y el ángulo de ataque de la hélice.
En Scout, hemos estado trabajando en una nueva hélice y tomamos ciertas decisiones. Decidimos usar una hélice con mayor diámetro, 132cm, que es la más grande que puede usarse de forma segura en el chasis Scout y escogimos un perfil nuevo, inspirado de cierta forma en la e-Prop. Lo último que hace falta hacer es establecer el ángulo de ataque de la hélice.
No importa cuánto trabajes en la computadora, nunca sabrás qué ángulo de ataque usar hasta que vueles el paramotor. Usamos hélices ajustables en las pruebas para poder cambiar el ángulo de ataque y conseguir el punto óptimo.
Si se aumenta el ángulo de ataque de la hélice, aumentará el paso y producirá más carga en el motor. Por ello, si el ángulo de ataque es muy alto, el motor no tendrá suficiente potencia para llegar a las deseadas 8.600 RPM.
Si el ángulo de ataque es demasiado llano, la hélice no será eficiente y el motor acelerará por encima de las 8.600RPM y causar daños.
Por ello, es importante encontrar el punto óptimo para cargar correctamente el motor.
Una vez que los fabricantes encontramos ese punto óptimo gracias a las pruebas, el paso final es crear una hélice de paso fijo que sea conveniente y fácil de usar para el consumidor
- ESPACIO LIBRE DE LAS PUNTAS No importa la hélice que uses, por seguridad siempre debería haber 7cm entre las puntas y la jaula. Foto: Scout Paramotors
Prueba estática de empuje
Ahora, ¿cómo saber qué hélice es mejor que otra o cuál es mejor para ti y tu motor?. La regla general es que mientras más grande, mejor: se obtiene más empuje y eficiencia con una hélice más grande.
De igual forma, si tienes tres hélices del mismo tamaño, ¿cómo sabes cuál es mejor? La forma más común de averiguarlo es con una prueba estática que consiste en probar un paramotor sobre un banco y medir el empuje estático.
Pero la verdad es que no se obtienen datos ciertos sino que solo puedes comparar los datos medidos el mismo día con el mismo motor y la misma humedad y presión del aire. De medirse en dos días diferentes, no puede compararse.
¿Es útil? En Scout no hacemos pruebas estáticas de hélices porque me parece inútil.
Pruebas reales
Existen mejores formas de comparar hélices. Cuando las pruebo, lo primero que quiero comparar es la tasa de ascenso, que es muy fácil de medir. Solo hace falta despegar el mismo día, con la misma ala, el mismo peso y piloto, soltar los frenos para no interferir con el pilotaje y medir cuántos segundos le toma para subir 100m.
Esa es la medida más precisa de empuje dinámico que obtendrás. No obtendrás la cifra de empuje en kilos, pero la tasa de ascenso para que puedas comparar cuál hélice da más empuje el mismo día y con las mismas condiciones.
Lo segundo que es crucial probar es la temperatura de la cabeza de los cilindros luego de un ascenso de 30 segundos a máxima potencia. El Moster Plus de Vittorazi es un poco sensible a temperaturas altas y es por ello que la mayoría de las hélices tienen aletas de enfriamiento y por qué es importante tener un buen sistema de enfriamiento en el motor.
El cuarto aspecto son las RPM necesarias para volar recto porque determinarán el consumo de combustible en vuelos de distancia. Menos es mejor. Es bueno revisar la temperatura de la cabeza de los cilindros en vuelo recto, pero generalmente no es un problema.
Las tres hélices que mencioné, Helix, e-Prop y Scout, van igual en cuanto a tasa de ascenso, enfriamiento a máxima potencia, RPM a velocidad crucero y temperatura a velocidad crucero, y no noté gran diferencia.
Algo que notarás es una diferencia en sonido. El ruido, medido en decibelios, juega un papel importante en Alemania y Austria, países en los que dicha medición es parte de la homologación.
Nuestro motor Scout no pasó la homologación por estar ligeramente por encima del límite, quizás porque la hélice es un poco más grande, lo que hace que la velocidad de las puntas sea más rápida y el sonido sea más fuerte.
Otra cosa que he notado es una diferencia de rendimiento en altura. Cuando volé en el Icarus Trophy en Estados Unidos, hicimos varios vuelos de altura sobre cordilleras. Sentí que la e-Prop tenía un poquito más de rendimiento en altura. No es algo que pude medir, no tenía lo necesario, pero así lo sentí.
Por último, la aceleración, determinada por el peso de la hélice. Mientras más masa haga falta acelerar, se necesita aplicar más energía y la hélice tarda más tiempo en llegar a RPM máximas.
En este aspecto, la e-Prop es la más ligera. No es algo que molesta si tu estilo de vuelo es volar a velocidad crucero y distancia; solo debe considerarse si usar mucha potencia repentina como en el caso del vuelo de slalom. En ese caso, sería mejor usar una hélice más ligera.
CARBONO FRESCO En los perfiles, no solo el grosor importa sino también la forma. La nueva hélice de Scout Paramotors está inspirada en el perfil de la e-Prop que tiene un intradós curvo Foto: Scout Paramotors
Hélices de tres palas
He probado algunas hélices de tres palas y llegué a la conclusión de que no gané en empuje. Sin embargo, había menos vibración ¡y el sonido era excelente!
El sonido de una hélice de tres palas es diferente. Me pareció que era más ruidosa, pero no fue así cuando medimos. Pero el tono es impresionante, como una hélice Moto GP.
La desventaja es que obviamente son más costosas y pesadas que las hélices con dos palas.
Sin embargo, si vuelas un motor muy potente, como un Polini 250, para que llegue mucha potencia a la hélice hace falta mucho aire en movimiento. Lo mejor es una hélice más grande, pero la envergadura de los brazos es la limitante. Luego, otras opciones son usar palas más anchas, con mayor cuerda, usar más palas o un mayor ángulo de ataque.
Para un motor potente, una buena opción es una hélice cuatro palas.
