A precessão é um problema para hélices de duas pás?

(Na verdade, um propulsor de 3 pás parece estar perfeitamente equilibrado em posições extremas. Considerando-se lâminas de hastes finas ou comprimento $ r $ , o momento de inércia ( MOI) do disco de hélice para girar pelo eixo de rotação (por exemplo, guinada) será $ 1/3 \ cdot mr ^ 2 + 2 \ vezes 1/3 \ cdot m (r \ cos60 °) ^ 2 = 1/2 \ cdot mr ^ 2 $ em uma posição extrema (como - <), e $ 2 \ times 1/3 \ cdot m ( r \ cos30 °) ^ 2 = 1/2 \ cdot mr ^ 2 $ na posição Y. Compare isso com a variação de quase 0 a $ 2 \ times 1/3 \ cdot mr ^ 2 $ para um adereço de 2 lâminas).

Para um propulsor de 2 pás, essa oscilação ocorre com o dobro da freqüência de rotação. Para turbinas eólicas com suas ~ 20 RPM, isso é < 1 Hz, uma frequência que pode interferir na guinada normal e até mesmo danificar a estrutura. Mas os adereços de aeronaves se transformam em velocidade muito maior; um típico 2400 RPM lhe dará um zumbido de 80 Hz. Pode ser desagradável, mas longe das freqüências naturais de manobra e da fuselagem.

Também é importante notar que há dois efeitos em jogo aqui: a precessão (efeito giroscópico) exerce uma força perpendicular à rotação aplicada, mas há também simplesmente um momento de inércia do propulsor / rotor entre seu eixo de rotação (conforme calculado acima) que precisa ser superado. Este último se aplica mesmo se o rotor estiver parado, mas ambos oscilam quando ele gira. Agora, para aviões com seus propulsores rápidos, mas relativamente pequenos, o efeito giroscópico pode ser perceptível (veja abaixo), mas apenas o MOI é totalmente insignificante (a massa das pás não é nada comparada ao resto). No entanto, para turbinas eólicas, o oposto deve ser verdadeiro: a massa do rotor / MOI é (provavelmente) a massa dominante da coisa toda.

Quanto à precessão em si, ou seja, a tendência a virar perpendicular a onde você quer virar, a maioria das aeronaves também não 'sofrem' com isso. Aeronave simplesmente não vira (manobra) muito rápido para que seja um problema, e as forças aerodinâmicas superam as giroscópicas em ordens de grandeza. Em uma aeronave de hélice normal, somente se você quiser notá-la, você poderá notar isso ao fazer uma manobra.

Em algumas circunstâncias, no entanto, a precessão pode ser bastante significativa. Isso envolve os casos em que as velocidades angulares são altas (acrobacias), as forças aerodinâmicas são baixas ou muito finamente balanceadas (hovercraft) ou ambas (spin).

Sim, duas pás propulsoras produzirão efeitos de precessão durante a manobra, como qualquer outra hélice. É quase imperceptível para operações normais. É bastante perceptível durante manobras difíceis ou voo acrobático e o uso coordenado de pressão do leme e profundor é necessário durante a manobra nesses regimes para neutralizar esse efeito.

Uma hélice de uma lâmina apresenta o menor arrasto, mas apresenta problemas de equilíbrio elementar. Duas hélices de pás sofrem pior precessão do que três hélices de pás, e em uma turbina que aparece com as pás estão na posição horizontal e a turbina está girando / girando devido a uma mudança de vento. Uma hélice de três pás equilibra um pouco dessa força e acaba sendo a melhor troca de compromisso entre Tantas Lâminas e resistência do ar.

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Esta questão leva a uma consideração dos fenômenos do turbilhão induzido por precessão, independentemente do número de pás. A estrutura de montagem da turbina pode ter força suficiente, mas rigidez insuficiente. Muitas vidas foram perdidas nos primeiros dias de grandes aviões turboélice (tendo 4 adereços de lâmina) devido a falhas estruturais, de turbilhão e ressonância. No caso do Lockheed L-188 Electra, tudo o que precisaria era de uma rajada assimétrica para começar. Devido a razões declaradas em respostas anteriores, o número de pás não seria uma preocupação primária.

Sim, a precessão giroscópica é uma coisa nas hélices de avião de duas pás. Eu vôo um C-172 e ele é listado como um dos fatores nas tendências de viragem à esquerda do avião.

Precessão é um efeito giroscópico e - para a mesma velocidade angular - as forças envolvidas dependem do momento de inércia da hélice, que (para a mesma configuração de lâmina e materiais) é proporcional ao número de pás.