A hélice de uma aeronave consiste de duas ou mais pás conectadas ao cubo central no qual essas pás são fixadas. Cada pá é essencialmente uma asa rotativa, toda pá é um perfil aerodinâmico capaz de gerar uma sustentação. Essa força de sustentação no plano em que a pá se desloca recebe o nome de tração ou propulsão.

A força necessária para girar a hélice é fornecida pelo motor. A hélice é montada na extensão do eixo de manivelas dos motores de baixa potência, ou no eixo da hélice, nos motores de maior potência e nos motores turbo-hélices.

Esse eixo é conectado a uma caixa redutora ligada ao eixo do motor; o objetivo é reduzir a rotação do motor para uma rotação na qual a hélice consiga trabalhar com eficiência, com isso, esses motores são capazes de desenvolver um torque maior.

As hélices são feitas, em sua maioria, de liga de alumínio, mas podem ser usados outros materiais em sua fabricação, como a madeira ou materiais compostos. Elas são presas ao eixo do motor pelo seu cubo, esse conjunto moto-propulsor é preso na aeronave por uma estrutura, normalmente tubular, chamada de berço do motor.

Imagem: Reprodução Wikipedia

Com a rotação, as pás da hélice “cortam” o ar e criam um efeito aerodinâmico, como o da sustentação da asa, ou seja, o deslocamento circular da pá no ar provocará uma baixa pressão no dorso da pá, e uma alta pressão na face, provocando a tração.

Durante o funcionamento, a hélice gira e avança ao mesmo tempo como uma rosca de parafuso. A cada volta ela avança uma determinada distância que é chamada de passo da hélice. Por isso, elas são classificadas como hélices de passo fixo ou de passo variável.

As de passo fixo são, geralmente, inteiriças e com suas pás fixas em um cubo, formando uma unidade integral. Já as de passo variável têm suas pás instaladas em um cubo e podem ser movimentadas de modo a alterar o seu ângulo. O dispositivo que controla o ângulo das pás de uma hélice de passo variável é o governador.

O objetivo de variar o ângulo da pá com uma hélice de passo variável é manter um ângulo ótimo nas pás da hélice, enquanto a velocidade do avião varia, maximizando sua eficiência. O desempenho de uma hélice depende de alguns fatores, como o diâmetro em função da rotação, a área das pás em função da absorção de potência e o passo.

Partes constituintes de uma hélice 

Uma hélice bem projetada tem uma certa eficiência quando está trabalhando no melhor regime. Essa eficiência fica sempre bem abaixo dos 100%, pois há vários fatores que influenciam o desempenho: o ângulo de ataque das pás, ou o ângulo entre a direção da velocidade resultante do escoamento do ar e a direção de rotação das pás.

Lembre-se que uma aeronave se deslocando no ar cria uma força oposta ao seu movimento, conhecida como força de arrasto. O arrasto provocado pela hélice também implica sua eficiência.

Um ângulo de ataque das pás pequeno tem um bom desempenho em relação ao arrasto, mas gera pouco impulso, enquanto que ângulos grandes têm o efeito contrário. O melhor ângulo de ataque das pás é quando essas atuam como pequenas asas, gerando mais sustentação do que arrasto.

Outro fator com influência na eficiência de uma hélice é a energia consumida por essa na conversão de potências, na transformação de BHP (brake horse power), que é fornecida à hélice pelo motor, em THP (thrust horse power) que é a potência desenvolvida pela hélice.

Parte dessa energia se perde na transformação devido a variáveis, tais como arrasto aerodinâmico, densidade do ar, direção de ar de impacto, entre outros. Mediante essas perdas, se tornou conhecido um fenômeno ocorrido na hélice que está ligado diretamente com sua eficiência: o recuo. Sendo assim, quanto menor for o recuo de uma hélice, maior será sua eficiência.

O recuo da hélice é a diferença entre o passo geométrico e o passo efetivo da hélice. O passo geométrico é a distância que uma hélice deveria avançar em uma revolução. O passo efetivo é a distância real percorrida por uma revolução da hélice.

Fatores aerodinâmicos de uma hélice

 Cada hélice é definida por duas dimensões características, o diâmetro e o passo, normalmente indicados em polegadas. O diâmetro representa a distância entre as pontas das pás ou a circunferência realizada durante o movimento, dependendo se a hélice é de duas ou mais pás.

 Já o passo representa o avanço (teórico) que a hélice daria em uma única volta, ou seja, uma hélice 13”x4” tem um diâmetro de 13” e seu passo é de 4”, indicando que essa pequena hélice se deslocaria 4” para frente a cada volta realizada.

Via Teoria de Voo, de Jorge Homa