Las hélices son perfiles alares que generan una fuerza de tracción lineal y ayudan a vencer a la resistencia que genera el avión a través del giro de la misma utilizando una conexión directa al cigüeñal del motor. Por lo tanto, la hélice es el instrumento que transforma la energía del motor en tracción.
Para entender como funciona, miremos el siguiente diagrama:
La punta de la hélice que se mueve hacia abajo («linear velocity»), considerando el angulo B, «pitch» (Paso), genera una fuerza hacia adelante indicada como «thrust» o empuje. El diseño de la hélice esta pensado para que a lo largo de su extensión tenga distintos pitch, para que hacer más eficiente su uso a RPMs de régimen.
Algunos motores más sofisticados y complejos permiten controlar el ángulo de pitch. Estos motores se llaman de velocidad constante o de paso variable, logrando con esto obtener el mejor paso de aire a través de la hélice para cada fase del vuelo. El control de paso variable permite generar pasos de alta tracción y poca velocidad como es requerido en un ascenso, o de menos tracción y mayor velocidad para el crucero. Este paso se controla desde una tercera palanca ubicada en el cockpit de color azul, normalmente entre la mezcla y el acelerador.
Para comprender de mejor manera la relación del paso en función de la altitud, un buen dato a recordar es que la densidad del aire decrece con la altitud, por tanto a mayores altitudes es necesario incrementar el angulo B para mantener constante el paso de partículas de aire en una revolución de hélice. En otras palabras el angulo de ataque de la hélice respecto a la masa de aire debe ser mayor, para así empujar una mayor masa a través de ella que incluya la misma cantidad de partículas que a menores altitudes. Por otra parte, a menores altitudes, no es necesario un «corte grueso» de masa de aire para movilizar la cantidad de partículas necesarias para generar tracción, sino que con un «corte fino» es suficiente (paso fino).
Ahora que entendemos como la hélice genera la potencia y como se puede controlar, las vamos a clasificar dependiendo de sus características:
- Paso Fijo: No es ajustable en vuelo y puede ser tractora, impulsora, ascenso o descenso.
- Paso Variable: Se ajusta en vuelo a través del gobernador.
- Cantidad de Palas (2 hasta 4)
- Accesorios:
- Sistema Antihielo, para vuelos en grandes altitudes
- Bandera: Capacidad de poner las hélices paralelas al flujo de aire libre cuando el motor se para, de tal manera de no generar ninguna resistencia
- Reverso: Capacidad de generar empuje en el sentido contrario al avance en la fase de aterrizaje, para complementar la accion de frenado.
Por otro lado, algunos conceptos teóricos de la hélice:
- Paso Geométrico: Distancia que recorrería la hélice si se encontrara en un medio sólido en una revolución
- Paso Efectivo: Distancia recorrida en una masa de aire
- Desplazamiento de la hélice: Diferencia entre Paso Geométrico y Efectivo
Efecto Torque.
Por último el importante mencionar el efecto torque: Es la tendencia del avión a guiñar hacia la izquierda por efecto de la energía generada por la hélice. Esto se debe por 4 factores:
- Acción y Reacción
- Flujo de Aire impulsado o efecto tirabuzón
- Factor P
- Efecto Giroscópico
Este efecto se ve afectado con algunas condiciones, las cuales se cumplen siempre en despegue y aterrizaje:
- A mayor potencia de motor, mayor efecto.
- A menor velocidad, mayor efecto.
- A mayor actitud nariz arriba, mayor efecto.