ELICHE: Tutto quello che c'è da sapere.

[pellikano]

Questa discussione si apre per colmare un grande vuoto.
Tutti parlano di modelli, motori e radio ma dimenticano di discutere seriamente dell'elemento più importante per la propulsione di un velivolo non a getto: l'elica.
Ormai l'elica si acquista già fatta ma è possibile scegliere tra millle fogge dettate dall'estro o dalla funzione a cui essa è preposta. Numerosi sono i materiali: si va dal legno (quale legno? Cirmolo, Faggio, Balsa, Compensato, Acero...) ai materiali plastici (Nylon, Termoplastico, Resina caricata...) fino ai materiali compositi (Carbonio, Kevlar, Vetroresina...).
Non esiste una categoria in cui l'elica non sia importante e perciò a seconda delle categorie abbiamo eliche da indoor, per wakefield, per elettrico, per scoppio, da velocità e da pylon...

Qui tratteremo di tutto quello che bisogna sapere per conoscere davvero a fondo le nostre eliche e come fare per costruirci le nostre proprie eliche.

Buona discussione a tutti.
Cristiano Giustozzi Foligno.

[pellikano]

Alcune nozioni di base per lo studio delle caratteristiche di un'elica.

La misura di un'elica è espressa da due numeri caratteristici: il diametro ed il passo.
Questi due parametri sono espressi in pollici. Qualcuno sa dirmi perchè?
Il primo numero esprime il diametro ed il secondo il passo.
Un'elica 9x6, ad esempio, ha diametro 9 pollici e passo 6 pollici.

Immaginiamo l'elica che ruotando avanza nell'aria: essa crea un cilindro di avanzamento.
Il diametro è la massima distanza tra le estremità delle pale corrispondente al diametro del cilindro di avanzamento ed il passo è l'altezza dello stesso cilindro.

Se l'elica fosse una vite e l'aria fosse legno il passo misura la distanza a cui l'elica avanza ad ogni giro.

Un'elica 9x6 avanzerebbe di 6 pollici ad ogni giro. 1 pollice è pari a 2.54 centimetri.

Ho detto avanzerebbe perché l'aria non è un solido e quindi l'avanzamento reale è circa il 75% (i tre quarti) di quello virtuale.

Ad esempio la nostra elica 9x6 ad ogni giro non avanza di 6 pollici ma solo di 4.5 pollici.
6 diviso 4= 1.5; 1.5 moltiplicato 3=4.5.

Un motore come il Rossi 40 da Pylon Q500 fa 18.000 giri/minuto e monta un'elica APC 9x6.

La sua velocità virtuale è di 6 pollici x 18.000 giri/minuto = 108.000 pollici/minuto pari a 45.72 metri/secondo che equivalgono a ben 164.59 km/h!

In realtà dovremmo registrare una velocità reale che è 3/4 di 164.59 e quindi 123.44 km/h.

Qui c'è già qualcosa che non torna: i nostri modelli hanno una velocità misurata con la pistola laser di ben 180 km/h. Qualcuno sa dirmi perché?

Mi viene da dire che il motore in aria fa più giri ma aspetto un vostro commento.
Cg

[dexy83]

Potrebbe essere dato da vari fattori: ambientali ,come il vento, se in coda il modello schizza come un proiettile mentre se e' al contrario sara' un po' più lento. Poi potrebbe essere la posizione del modello quindi se picchia il motore tenderà a salire di giri perché sara' l'aria a muovere l'elica. Poi penso che possa influire la carburazione grassa o magra altro non mi viene per ora!!!

[Rho793]

Quando si misurano i 18000 giri, il motore é montato sul modello o sul banco ma é comunque fermo (non avanza), quindi sforza di più a tirarsi dietro quella massa d` aria "imposta" dallèlica, che non se avanzasse. Quindi in volo dovrebbe fare qualche giro in più rispetto a quelli misurati a terra.

[max_c26acro]

Originalmente inviato da pellikano

Alcune nozioni di base per lo studio delle caratteristiche di un'elica.

La misura di un'elica è espressa da due numeri caratteristici: il diametro ed il passo.
Questi due parametri sono espressi in pollici. Qualcuno sa dirmi perchè?
Il primo numero esprime il diametro ed il secondo il passo.
Un'elica 9x6, ad esempio, ha diametro 9 pollici e passo 6 pollici.

Immaginiamo l'elica che ruotando avanza nell'aria: essa crea un cilindro di avanzamento.
Il diametro è la massima distanza tra le estremità delle pale corrispondente al diametro del cilindro di avanzamento ed il passo è l'altezza dello stesso cilindro.

Se l'elica fosse una vite e l'aria fosse legno il passo misura la distanza a cui l'elica avanza ad ogni giro.

Un'elica 9x6 avanzerebbe di 6 pollici ad ogni giro. 1 pollice è pari a 2.54 centimetri.

Ho detto avanzerebbe perché l'aria non è un solido e quindi l'avanzamento reale è circa il 75% (i tre quarti) di quello virtuale.

Ad esempio la nostra elica 9x6 ad ogni giro non avanza di 6 pollici ma solo di 4.5 pollici.
6 diviso 4= 1.5; 1.5 moltiplicato 3=4.5.

Un motore come il Rossi 40 da Pylon Q500 fa 18.000 giri/minuto e monta un'elica APC 9x6.

La sua velocità virtuale è di 6 pollici x 18.000 giri/minuto = 108.000 pollici/minuto pari a 45.72 metri/secondo che equivalgono a ben 164.59 km/h!

In realtà dovremmo registrare una velocità reale che è 3/4 di 164.59 e quindi 123.44 km/h.

Qui c'è già qualcosa che non torna: i nostri modelli hanno una velocità misurata con la pistola laser di ben 180 km/h. Qualcuno sa dirmi perché?

Mi viene da dire che il motore in aria fa più giri ma aspetto un vostro commento.
Cg

I conti che hai fatto sono giustissimi (per un'elica a passo fisso), ma bisogna considerare che a punto fisso col motore a pieni giri (sul banchetto o sul modello fermo) la differenza tra passo teorico e passo reale (regresso) è massima e l'avanzo è minimo mentre è massima la trazione (perchè l'angolo di incidenza delle pale è massimo e uguale al calettamento) e massimo è anche il carico dell'elica sul motore.
Come l'elica inizia ad avanzare nel fluido l'angolo di incidenza diminuisce (più il modello accellera più tende a diminuire), l'avanzo aumenta e il regresso diminuisce;diminuisce anche la trazione e il carico dell'elica, per cui il motore aumenta i giri e aumenta la velocità relativa dell'elica e del modello.
L'elica raggiungerà l'equilibrio quando la trazione, che avrà raggiunto il minimo, equilibrerà la resistenza aerodinamica dell'intero modello che a sua volta sarà massima, determinando la sua massima velocità che sarà tanto più elevata quanto è più grande il rendimento effettivo dell'elica e quanto è piu piccola la resistenza aerodinamica stessa.
Per cui, pur se il calcolo teorico dell'elica porta ad una velocità di 123 km/h, se la resistenza aerodinamica del modello è inferiore alla trazione che l'elica stessa sta sviluppando, il modello accellerrerà ulteriormente.
Il rendimento effettivo dell'elica (definito come il rapporto tra la potenza utile prodotta dal sistema e la potenza assorbita) dipende dal rapporto di funzionamento dell'elica V/(N*D) dove V=velocità, N=numero di giri e D= diametro dell'elica in quanto le estremità delle pale non devono mai raggiungere velocità transoniche o peggio ancora supersoniche pena lo stallo d'urto delle estremità e il decadimento delle prestazioni.
Quindi, empiricamente, con i nostri motori si deve accoppiare un'elica con un diametro e con un passo che a punto fisso dia la massima trazione possibile mantenendo i giri massimi sotto quelli definiti dal manuale del motore di almeno 2.000 giri, sempre considerando che un'aumento eccessivo del passo comporta un maggior carico per il motore che può non riuscire a far girare l'elica al regime di coppia massima stabilito per il motore stesso, mentre un'aumento eccessivo del diametro può portare le pale a girare a velocità transoniche.


Saluti

[pellikano]

Originalmente inviato da max_c26acro

I conti che hai fatto sono giustissimi (per un'elica a passo fisso), ma bisogna considerare che a punto fisso col motore a pieni giri (sul banchetto o sul modello fermo) la differenza tra passo teorico e passo reale (regresso) è massima e l'avanzo è minimo mentre è massima la trazione (perchè l'angolo di incidenza delle pale è massimo e uguale al calettamento) e massimo è anche il carico dell'elica sul motore.
Come l'elica inizia ad avanzare nel fluido l'angolo di incidenza diminuisce (più il modello accellera più tende a diminuire), l'avanzo aumenta e il regresso diminuisce;diminuisce anche la trazione e il carico dell'elica, per cui il motore aumenta i giri e aumenta la velocità relativa dell'elica e del modello.
L'elica raggiungerà l'equilibrio quando la trazione, che avrà raggiunto il minimo, equilibrerà la resistenza aerodinamica dell'intero modello che a sua volta sarà massima, determinando la sua massima velocità che sarà tanto più elevata quanto è più grande il rendimento effettivo dell'elica e quanto è piu piccola la resistenza aerodinamica stessa.
Per cui, pur se il calcolo teorico dell'elica porta ad una velocità di 123 km/h, se la resistenza aerodinamica del modello è inferiore alla trazione che l'elica stessa sta sviluppando, il modello accellerrerà ulteriormente.
Il rendimento effettivo dell'elica (definito come il rapporto tra la potenza utile prodotta dal sistema e la potenza assorbita) dipende dal rapporto di funzionamento dell'elica V/(N*D) dove V=velocità, N=numero di giri e D= diametro dell'elica in quanto le estremità delle pale non devono mai raggiungere velocità transoniche o peggio ancora supersoniche pena lo stallo d'urto delle estremità e il decadimento delle prestazioni.
Quindi, empiricamente, con i nostri motori si deve accoppiare un'elica con un diametro e con un passo che a punto fisso dia la massima trazione possibile mantenendo i giri massimi sotto quelli definiti dal manuale del motore di almeno 2.000 giri, sempre considerando che un'aumento eccessivo del passo comporta un maggior carico per il motore che può non riuscire a far girare l'elica al regime di coppia massima stabilito per il motore stesso, mentre un'aumento eccessivo del diametro può portare le pale a girare a velocità transoniche.


Saluti

Perfetto.

[Filippopro]

impressionante la delucidazione!!!!!

[pellikano]

Se a terra il motore fa 18000 giri e la sua velocità teorica è 164 orari facendo una proporzione inversa, fissando cioè la velocità rilevata di 185 km/h, otteniamo un regime di rotazione di 20300 rpm in volo che è perfettamente plausibile, visto che significherebbe un aumento del 12% dei giri.

Ho appena telefonato a Loris Kanneworf per documentarmi sul come mai le eliche hanno i passi in pollici.
Egli mi ha detto che probabilmente i primi a sfruttare commercialmente e a fabbricare in scala industriale le eliche sono stati gli anglosassoni - inglesi e/o americani - e quindi l'usanza di esprimere diametro e passo in pollici deriva appunto da questa loro iniziativa.

Ricorda Loris che nel Wakefield dove le eliche sono fatte in casa (aeromodelli mossi da una matassa elastica) le misure erano espresse in centimetri. Nello scoppio invece le eliche sono state subito nominate con misure inglesi, segno che l'autarchia ebbe un ruolo pesante sul nostro sport!

[max_c26acro]

Originalmente inviato da pellikano

Se a terra il motore fa 18000 giri e la sua velocità teorica è 164 orari facendo una proporzione inversa, fissando cioè la velocità rilevata di 185 km/h, otteniamo un regime di rotazione di 20300 rpm in volo che è perfettamente plausibile, visto che significherebbe un aumento del 12% dei giri.

Cioè circa 2300 giri di differenza. Però i 20300 giri debbono essere quelli massimi che il motore deve fare: se i giri massimi fossero 18000, il motore starebbe girando fuorigiri.

Originalmente inviato da pellikano

Ho appena telefonato a Loris Kanneworf per documentarmi sul come mai le eliche hanno i passi in pollici.
Egli mi ha detto che probabilmente i primi a sfruttare commercialmente e a fabbricare in scala industriale le eliche sono stati gli anglosassoni - inglesi e/o americani - e quindi l'usanza di esprimere diametro e passo in pollici deriva appunto da questa loro iniziativa.

Ricorda Loris che nel Wakefield dove le eliche sono fatte in casa (aeromodelli mossi da una matassa elastica) le misure erano espresse in centimetri. Nello scoppio invece le eliche sono state subito nominate con misure inglesi, segno che l'autarchia ebbe un ruolo pesante sul nostro sport!

OT:
Le conoscenze di aerodinamica, le ho acquisite nel corso degli studi e delle esperienze iniziate leggendo il libro di Kanneworf regalatomi da mio padre in gioventù e continuati poi con letture più specialistiche : non sono più riuscito a trovare un libro così ben fatto, semplice ed esplicativo e che riesce a guidare passo passo il lettore digiuno senza mai annoiarlo!
Dopo aver fatto aeromodellismo, ora costruisco aeroplani "Veri" con molta soddisfazione e il merito è anche il suo per averlo scritto.


Saluti

[pellikano]

Sul libro Modelli Volanti di Bruno Ghibaudi era indicato un sistema spiccio per costruire un'elica: il blocchetto americano. Sistema semplice ma le pale erano tutte dritte senza la caratteristica svergolatura Man mano che si procede dal mozzo all'estremità.
A cosa serve questa svergolatura?
Intuitivamente mi viene da pensare che la parte più vicina al mozzo ad ogni giro percorre uno spazio minore rispetto alla parte periferica quindi ha una velocità minore.
Quindi si tende ad equalizzare la portanza aumentandola dove la velocità è bassa diminuendola dov'è alta.
È così?