Qual é o uso de tanto torque em hélices?

Even small 1 hp electrical motors can achieve that RPM

Sim, mas pode sustentar esse RPM quando algo tenta pará-lo, essa é a questão. Motores de combustão de 1 hp também podem chegar a 2.700 rpm, mas você não pode conectar uma hélice a ela, colocá-la no ar e esperar que ela mantenha a rotação. É preciso muito torque para criar impulso aerodinâmico.

É um fato que os motores elétricos são muito melhores na produção de torque do que os motores de combustão. Um motor elétrico produz quase o torque máximo no arranque, com o rotor parado. O motor de combustão precisa fazer RPM para fazer torque. Este artigo compara motores elétricos com motores de combustão para alimentar uma bomba hidráulica: um motor elétrico de 20 hp pode fazer o trabalho que um motor a combustão de 50 hp pode fazer.

Motor elétrico:

Motor de combustão: torque intermitente significa pulso de torque da combustão.

Mas espere, isso é possível? O poder é energia, o quilowatt é quilowatts, e não importa qual motor usamos para gerar os quilowatts, eles devem equivaler a quantidades iguais, diz a primeira lei da termodinâmica, a conservação da energia. Mas isso importa, já que com um torque do motor de combustão é uma função do RPM. Portanto, aumente o RPM e a potência aumenta devido ao aumento do RPM e aumentando o torque. Em baixas rotações, o motor de combustão pode simplesmente não ter o torque para acelerar, enquanto o motor elétrico tem uma curva de torque quase plana.

O mesmo acontece com os motores de popa quando se compara o 2 tempos com o 4 tempos. O 2 tempos tem muito mais torque em rotações mais baixas, o 4 tempos pode ter a mesma potência, mas pode nunca chegar às altas rotações porque não tem a capacidade de fazer o barco planar.

Mas eu discordo. Para voltar às suas perguntas:

What's the use of so much torque, and what happens if there is less torque at the same RPM

Para manter o eixo de saída nesta rotação enquanto a hélice empurra todo o ar para trás. Isso requer uma quantidade séria de torque. Se houver menos torque na mesma rotação, haverá menos empuxo produzido e o avião não voará tão rápido.

Can an electric motor perform similar to the Lycoming IO-360 with the same max. RPM, but with just half the torque of the latter?

Você está ignorando a resistência do ar. Um minúsculo motor elétrico pode acelerar o propulsor a 2700 rpm no vácuo . Mas a 1 bar, o suporte se move contra o ar (efetivamente bombeando ar de um lugar para outro), e isso requer torque.

Um motor com menos potência não poderá girar o suporte a 2700 rpm.

Com um adereço de passo variável, você deve ser capaz de observar isso. Defina o tom para 0 e o motor pode girar o suporte com pouca dificuldade. Conforme o tom aumenta, o mesmo acontece com a quantidade de ar movida pelo suporte, e o motor usa mais combustível para continuar funcionando na mesma velocidade, até atingir a potência máxima do motor.

Quando você para de aplicar torque à hélice enquanto a aeronave está parada, a hélice parará de girar. Se o propulsor for acionado por um motor a pistão, ele será interrompido abruptamente, porque o curso de compressão exige muita energia. Se você dissociasse o propulsor do motor, o propulsor pararia um pouco mais gradualmente, porque o arrasto depende da velocidade (menor velocidade = menor arrasto).

Quando você para de aplicar torque à hélice durante o vôo, a velocidade da aeronave começa a empurrar a hélice e a propulsão age como um moinho de vento. O arrasto nessa configuração significa que sua aeronave perderá velocidade rapidamente.

Não é o RPM que mantém o avião voando. É o poder que faz.

Conforme a aeronave se move pelo ar, ela sofre arrasto. Como o arrasto atua na direção (oposta) do movimento, ele funciona na aeronave, tirando energia. Essa energia deve ser substituída pelo motor. Se não for, a aeronave irá desacelerar (a energia cinética é esgotada) ou descer (a energia potencial é esgotada).

O arrasto vem em duas formas: induzida e parasita. Arrasto de parasita é causado aproximadamente por “fricção” com o ar (na verdade é bastante complicado). Qualquer coisa que se mova através do fluido a experimenta.

Mais interessante é o arrasto induzido, que é experimentado por um elevador gerador de aerofólio. Para fazer com que o ar suba na asa, ele deve empurrar o ar para baixo devido ao princípio de ação e reação. No entanto, isso aumenta a energia cinética do ar e isso deve vir de algum lugar. Devido a isso, não é possível empurrar para baixo. Em vez disso, é inevitável um componente para frente que trabalhe negativamente no plano para fornecer essa energia. Este é o arrastamento induzido.

Agora, uma hélice funciona como uma asa. Ele se move através do ar e o empurra, de modo que ele experimenta o arrasto parasitário e induzido. O arrasto deve ser combatido pelo torque, caso contrário, ele esgotará a energia cinética rotacional da hélice e a hélice parará.

O motor deve ter potência suficiente para fornecer a energia tão rapidamente quanto todas as formas de arrasto a esgotam.