O que é uma hélice biplana e quão eficiente é?

É essencialmente duas hélices empilhadas umas sobre as outras. Você pode vê-lo nesta foto de um Lazair .

Quanto a por que eles foram escolhidos para o Lazair ,

Many have asked why Ultraflight opted for double propellers stacked in a biplane fashion. This is a very unique setup and draws lots of attention. Apparently when Ultraflight changed over to the Rotax 185 they tried several different propellers. The problem was the 185’s had a woodruff key slot in the crankshaft and would snap the crank whenever the engine coughed or kicked back on start up. This was quite a serious problem. After much deliberation it was determined that the rotational inertia of the propellers was too much for the crank to handle.

Dale could not locate a two bladed prop light enough to fit the need. However, since they had been producing a lot of the early lazairs with Pioneer engines fitted with a single plastic prop, he had a ton left over that fit the pioneers. He found that these could be “doubled up” and help to produce the extra thrust that the Rotax 185 was capable of producing over the 5.5 hp Pioneer engines.

Parece ser uma maneira rápida de ganhar mais impulso dos adereços sem aumentar a massa prop para muito.

Uma hélice biplano é um suporte empilhado acima do outro, semelhante a uma asa de biplano.

Isso parece ser muito ineficiente. O espaço entre as lâminas empilhadas parece com um acorde na ponta e um quarto de acorde na raiz. Isso deve causar problemas com a alta pressão sob a lâmina superior, interferindo com a baixa pressão acima da lâmina inferior. No mínimo, as lâminas devem estar mais espaçadas.

Aqui está uma análise da eficiência da asa biplana em relação à separação como percentual do acorde. A eficiência é 10,5% maior quando o gap / acorde é 1,5 comparado a 0,75. Não vai para 0,25, mas parece que seria muito pior, já que a queda de 1,5-1,25 na elevação / resistência é de 3% e a queda de 1-0,75 é de 4,2% a 4%. Essa configuração provavelmente está perdendo 6% -18% em comparação a uma diferença de 1,5 no acorde. A entrada de lacuna / acorde .075 na tabela parece um erro de digitação.

A referência mostra que a eficiência do biplano é menor do que um monoplano similar, embora não esteja completamente claro se a área da asa, extensão ou corda são mantidos constantes para essa comparação. Ele também afirma que o escalonamento positivo (asa superior à frente do inferior) em 0,4 acorde dá 5% a mais de eficiência, então girar o acorde superior de 0,4 seria benéfico comparado ao empilhamento vertical mostrado.

Dependendo do passo e do perfil aerodinâmico da lâmina, uma hélice biplano como a usada na Lazair pode ser mais ou menos eficiente do que uma hélice convencional de quatro pás com o mesmo diâmetro. A interferência entre as pás causa arrasto adicional (que absorve energia sem criar impulso adicional), mas a turbulência de cada lâmina afeta a seguinte em um design convencional de quatro pás, com efeitos semelhantes, especialmente em um projeto de passo mais plano ou em baixa velocidade aerodinâmica. .

A vantagem potencial da hélice biplana é que, presumindo-se que os cubos tenham seis ou oito parafusos de transmissão de torque (ou até quatro, embora essa disposição seja menos versátil), as pás podem ser dispostas com a hélice dianteira diretamente à frente (hélice biplano verdadeira), ou um ou dois furos à frente ou à direita em rotação. Sem testes de túnel de vento, é impossível ter certeza, mas eu esperaria que um arranjo com a hélice para a frente atrás de uma fração de revolução fosse mais livre de efeitos de interferência e, portanto, mais eficiente, possivelmente mais eficiente do que quatro design da lâmina com o mesmo diâmetro, passo e área da lâmina.