Manual: FAA-H-8083-32A, Aviation Maintenance Technician Handbook Powerplant, Volume 2, Pagina: 7-15

Aircraft Engine: Constant Speed Propellers 

Hartzell de velocidad constante, sin oscilación - Hartzell Constant-Speed, Nonfeathering  

Las hélices Hartzell se pueden dividir en buje de aluminio (compacto) y buje de acero. Las hélices de aluminio compactas Hartzell representan nuevos conceptos en diseño básico. Combinan bajo peso y simplicidad en el diseño y construcción robusta. 

Para lograr estos fines, el cubo se hace lo más compacto posible, utilizando piezas forjadas de aleación de aluminio para la mayoría de las piezas. La carcasa del buje está hecha en dos mitades, atornilladas a lo largo del plano de rotación. 

Esta carcasa del cubo lleva el mecanismo de cambio de paso y las raíces de las palas internamente. El cilindro hidráulico, que proporciona potencia para cambiar el paso, está montado en la parte delantera del cubo. La hélice se puede instalar solo en motores con disposiciones de montaje con bridas.

Un modelo de hélice de velocidad constante con cubo de aluminio que no se desplaza en bandera utiliza la presión de aceite de un gobernador para mover las palas a un paso alto (rpm reducidas). El momento de torsión centrífugo de las palas tiende a moverlas a un paso bajo (rpm altas) en ausencia de presión de aceite del regulador. 

Esta es una excepción a la mayoría de los modelos de cubo de aluminio y modelos de plumas. La mayoría de los modelos de cubo de acero y aluminio de hélice Hartzell utilizan la fuerza centrífuga que actúa sobre los contrapesos de las palas para aumentar el paso de las palas y la presión del aceite del regulador para un paso bajo. 

Muchos tipos de aviones ligeros utilizan hélices de velocidad constante reguladas por gobernador en versiones de dos palas y hasta seis palas. Estas hélices pueden ser del tipo sin abanderamiento, o pueden ser capaces de abanderarse e invertirse. El eje de acero contiene una “araña” central, ” que soporta palas de aluminio con un tubo que se extiende dentro de las raíces de las palas. 

Las abrazaderas de la hoja conectan los vástagos de la hoja con cojinetes de retención de la hoja. Un cilindro hidráulico está montado en el eje de rotación conectado a las abrazaderas de la hoja para el accionamiento del cabeceo.

La retención básica del cubo y la hoja es común a todos los modelos descritos. Las palas están montadas en la araña del cubo para el ajuste angular. La fuerza centrífuga de las palas, que asciende a 25 toneladas, se transmite a la araña del cubo a través de abrazaderas de pala y luego a través de cojinetes de bolas. 

El empuje de la hélice y el par del motor se transmiten desde las palas a la araña del cubo a través de un buje dentro del vástago de la pala. Para controlar el paso de las palas, se monta un elemento de pistón-cilindro hidráulico en la parte delantera de la araña del cubo. 

El pistón se une a las abrazaderas de la hoja por medio de un sistema de varilla y horquilla deslizante para los modelos sin bandera y un sistema de enlace para los modelos con bandera. El pistón se acciona en la dirección de avance por medio de la presión de aceite suministrada por un gobernador, que vence la fuerza opuesta creada por los contrapesos. 

Las hélices Hartzell y McCauley para aviones ligeros tienen un funcionamiento similar. Se deben consultar las especificaciones e instrucciones del fabricante para obtener información sobre modelos específicos.

Hélice de emplumado de velocidad constante - Constant-Speed Feathering Propeller  

La hélice de bandera utiliza un solo suministro de aceite de un dispositivo de gobierno para accionar hidráulicamente un cambio en el ángulo de las palas. Esta hélice tiene cinco palas y se utiliza principalmente en motores de turbina Pratt & Whitney. 

Un cubo de aluminio de dos piezas retiene cada pala de la hélice en un cojinete de empuje. Un cilindro está unido al cubo y contiene un resorte flotante y un pistón. El pistón accionado hidráulicamente transmite movimiento lineal a través de una varilla de cambio de paso y una horquilla a cada hoja para dar como resultado un cambio de ángulo de la hoja.

Mientras la hélice está operando, las siguientes fuerzas están constantemente presentes: 

1) fuerza de resorte, 

2) fuerza de contrapeso, 

3) momento de torsión centrífugo de cada pala y 

4) fuerzas de torsión aerodinámicas de las palas. Las fuerzas del resorte y del contrapeso intentan hacer girar las palas a un ángulo de pala más alto, mientras que el momento de torsión centrífugo de cada pala es generalmente hacia un ángulo de pala más bajo. 

La fuerza de torsión aerodinámica de la pala suele ser muy pequeña en relación con las otras fuerzas y puede intentar aumentar o disminuir el ángulo de la pala. La suma de las fuerzas de la hélice es hacia un paso más alto (rpm bajas) y se opone a una fuerza variable hacia un paso más bajo (rpm altas).

La fuerza variable es aceite bajo presión de un gobernador con una bomba interna que está montada y accionada por el motor. El aceite del gobernador se suministra a la hélice y al pistón hidráulico a través de un eje hueco del motor. Aumentar el volumen de aceite dentro del pistón y el cilindro disminuye el ángulo de las palas y aumenta las rpm de la hélice. 

Si el aceite suministrado por el gobernador se pierde durante la operación, la hélice aumenta el paso y la bandera. La puesta en bandera ocurre porque la suma de las fuerzas internas de la hélice hace que el aceite se drene de la hélice hasta que se alcanza la posición de parada en bandera. 

La puesta en bandera normal en vuelo se logra cuando el piloto retarda la palanca de condición de la hélice más allá del retén de la bandera. 

Esto permite que el aceite de control se drene de la hélice y regrese al sumidero del motor. El apagado del motor normalmente se logra durante el proceso de puesta en bandera. El desplumado normal en vuelo se logra cuando el piloto coloca la palanca de condición de la hélice en el rango de vuelo normal y reinicia el motor. 

A medida que aumenta la velocidad del motor, el gobernador suministra aceite a la hélice y el ángulo de las palas disminuye. La disminución del volumen de aceite aumenta el ángulo de las palas y disminuye las rpm de la hélice. 

Al cambiar el ángulo de las palas, el gobernador puede variar la carga en el motor y mantener constantes las rpm del motor (dentro de los límites), independientemente de dónde se ajuste la palanca de potencia. 

El gobernador utiliza mecanismos de detección de velocidad del motor que le permiten suministrar o drenar aceite según sea necesario para mantener constante la velocidad del motor (rpm). La mayoría de las hélices Hartzell con cubo de acero y muchas de las de cubo de aluminio están totalmente abanderadas.

El abanderamiento se logra liberando la presión de aceite del gobernador, lo que permite que los contrapesos y el resorte de abanderamiento abanderen las palas. 

Esto se hace tirando de la palanca de condición (control de paso) hasta el límite de su recorrido, lo que abre un puerto en el gobernador que permite que el aceite de la hélice regrese al motor. 

La puesta en bandera ocurre porque la suma de las fuerzas internas de la hélice hace que el aceite se drene de la hélice hasta que se alcanza la posición de parada en bandera. El tiempo necesario para abanderar depende del tamaño del paso de aceite de la hélice al motor y de la fuerza ejercida por el resorte y los contrapesos. 

Cuanto más grande sea el paso a través del gobernador y más pesado sea el resorte, más rápida será la acción de aleteo. Con este sistema es habitual un tiempo de emplumado de entre 3 y 10 segundos.

Para evitar que el resorte de abanderamiento y los contrapesos abanderen la hélice cuando el motor se apaga y el motor se detiene, se incorporaron en el diseño topes de paso alto extraíbles automáticamente. Éstos consisten en pestillos accionados por resorte sujetados al cubo estacionario que enganchan las placas de tope de paso alto atornilladas a las abrazaderas de la hoja móvil. 

Cuando la hélice gira a velocidades superiores a 600–800 rpm, la fuerza centrífuga actúa para desenganchar los pestillos de las placas de tope de paso alto para que el paso de la hélice pueda aumentar hasta la posición de bandera. 

A rpm más bajas, o cuando el motor está parado, los resortes del pestillo enganchan los pestillos con los topes de paso alto, evitando que el paso aumente aún más debido a la acción del resorte en bandera. 

Como se mencionó anteriormente, la carga del motor sería excesiva, especialmente en motores turbohélice de turbina fija. Una característica de seguridad inherente a este método de puesta en bandera es que la hélice se pone en bandera si la presión del aceite del gobernador cae a cero por cualquier motivo. 

Como el gobernador obtiene su suministro de aceite del sistema de lubricación del motor, se deduce que si el motor se queda sin aceite o si la presión del aceite falla debido a la rotura de una parte del motor, la hélice se pondrá en bandera automáticamente. 

Esta acción puede evitar que el motor sufra más daños en caso de que el piloto no se dé cuenta del problema de ello se deduce que si el motor se queda sin aceite o si la presión del aceite falla debido a la rotura de una parte del motor, la hélice se pone en bandera automáticamente. 

Esta acción puede evitar que el motor sufra más daños en caso de que el piloto no se dé cuenta del problema. de ello se deduce que si el motor se queda sin aceite o si la presión del aceite falla debido a la rotura de una parte del motor, la hélice se pone en bandera automáticamente. Esta acción puede evitar que el motor sufra más daños en caso de que el piloto no se dé cuenta del problema.

Desemplumar - Unfeathering  

El desvanecimiento se puede lograr mediante cualquiera de varios métodos, como se indica a continuación:

1. Arranque el motor para que el gobernador pueda bombear aceite de regreso a la hélice para reducir el paso. En la mayoría de los gemelos ligeros, este procedimiento se considera adecuado ya que el emplumado de la hélice sucedería con poca frecuencia. La vibración puede ocurrir cuando el motor arranca y la hélice comienza a desplumarse.

2. Proporcione un acumulador conectado al gobernador con una válvula para atrapar una carga de aire-aceite cuando la hélice esté en bandera pero liberada a la hélice cuando el control de rpm regrese a la posición normal. 

Este sistema se utiliza con aviones de entrenamiento porque despluma la hélice en muy poco tiempo y pone en marcha el molino de viento del motor.

3. Proporcione una bomba sin abanderamiento que proporcione presión para obligar a la hélice a retroceder rápidamente a un paso bajo utilizando aceite de motor.

El desplumado normal en vuelo se logra cuando el piloto coloca la palanca de condición de la hélice en el rango de vuelo normal (gubernamental). Esto hace que el gobernador desconecte el suministro de aceite de la hélice del drenaje y lo vuelva a conectar a la línea de suministro de aceite gobernada desde el gobernador. 

En ese momento, no hay aceite disponible desde la bomba de aceite del motor hasta el gobernador; por lo tanto, no hay aceite gobernado disponible del gobernador para controlar el ángulo de la pala de la hélice y las rpm. 

A medida que se arranca el motor, su velocidad aumenta, el gobernador suministra aceite a la hélice y el ángulo de las palas disminuye. Tan pronto como el motor está funcionando, el gobernador comienza a desvanecer las palas. Pronto, se lleva a cabo el molino de viento, lo que acelera el proceso de desplumado.

En general, el reinicio y el cambio de bandera de las hélices se pueden clasificar como reinicio del motor alternativo, cambio del motor turbohélice y cambio del acumulador. Cuando se usa el desplumado alternativo, el motor tarda un poco más en comenzar a girar lo suficiente como para proporcionar presión de aceite al gobernador y luego a la hélice. 

Este retraso puede causar vibraciones ya que la hélice no está abanderada. Muchos aviones pueden usar un acumulador para proporcionar presión almacenada para desbandar la hélice mucho más rápido.

Los sistemas especiales de desplumado están disponibles para ciertas aeronaves en las que es difícil reiniciar el motor o con fines de entrenamiento. El sistema consta de un acumulador de aceite conectado al gobernador a través de una válvula. 

La presión de aire o nitrógeno en un lado del acumulador empuja un pistón para forzar el aceite desde el otro lado del acumulador a través del gobernador hasta el pistón de la hélice para mover las palas de la hélice desde la posición de bandera hasta un ángulo de pala más bajo. 

Luego, la hélice comienza a girar y permite que el motor arranque. Cuando se usa la bomba de desplumado, es una bomba adicional que, una vez que el control de la hélice está en la posición correcta, se activa la bomba (rpm de aumento completo) y la presión de aceite de la bomba despluma la hélice.