Hélices - 2012

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Hélices 
 
 
 
 
Professor: Erasmo Borja Sobrinho 
Disciplina: Sistemas de Aeronaves II 
Curso: Ciências Aeronáuticas 
 
Hélices 
 
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Índice 
 
 
• Princípios Básicos 
• Estações 
• Ângulo de ataque 
• Perfil da Ponta da Hélice 
• Diâmetro da Hélice de Passo Fixo 
• Forças em ação 
• Passo 
• Classificação 
• Hélices de Velocidade Constante 
• Hélices Embandeiráveis – (Full Feathering) 
• Hélice Reversível 
• Controle de Beta 
• Embandeiramento 
• Motores de Eixo Direto 
• Potencia e Rotação dos Motores 
• Considerações sobre Performance 
• Governadores 
• Opcionais - De-ice System 
• Sincronizadores 
• Fabricantes 
 
 
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Princípios Básicos 
A pá de uma Hélice é um aerofólio. 
Um perfil aerodinâmico que impulsiona o avião através do ar convertendo a força rotativa do 
motor em empuxo. 
Aplicam-se a ele todos os princípios aerodinâmicos aplicáveis aos demais dispositivos 
aerodinâmicos utilizados na aeronave para sustentação e controle. 
Ele também sofre com todos os problemas decorrentes de descolamento de camadas, 
ondas de choque, arrasto induzido e etc. 
 
 
Estações 
A localização de pontos de uma pá é dada por estações que são a medida em polegada a 
partir do eixo de rotação da hélice. Isto serve para orientar procedimentos de manutenção e 
relatos a respeito de danos encontrados. 
 
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Ângulos de Ataque 
Uma pá de hélice é torcida. O ângulo da pá muda do cubo à ponta com o ângulo de 
incidência do maior, no cubo, ao menor na ponta (ver a figura). 
A razão para a torção é produção de um empuxo mais uniforme ao longo de seu 
comprimento. Porque a pá gira, há uma diferença na velocidade linear nas várias estações 
da pá. A ponta da pá viaja mais rapidamente do que a parte perto do cubo porque a ponta 
viaja uma distância maior do que o cubo no mesmo espaço de tempo. Mudar o ângulo de 
incidência (passo) do cubo à ponta para corresponder a velocidade, produz um empuxo 
mais uniforme ao longo do comprimento da pá. 
Se a pá da hélice fosse projetada com o mesmo ângulo de incidência durante todo o seu 
comprimento, seria extremamente ineficiente, porque como a velocidade aerodinâmica 
aumenta no vôo, a parcela perto do cubo teria um ângulo de ataque negativo quando a 
ponta de lâmina estaria stolando. 
 
Forças em Ação 
Diversas forças estão em ação durante o trabalho de uma hélice. 
Da esquerda para a direita 
1- Tração longitudinal 
2- Flexão axial 
3- Flexão circular ou lateral 
4- Flexão lateral 
5- Torção axial 
 
 
 
 
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Perfis 
O perfil aerodinâmico utilizado na pá varia ao longo das estações também em função da 
espessura da seção. 
Quanto mais perto do eixo de rotação maior a espessura do perfil para suportar a forças de 
tração e flexão a que é submetida. 
 
Perfil da Ponta da Hélice 
A ponta da hélice pode ser arredondada ou quadrada. Vários tipos de ponta são usados 
para manter uma determinada freqüência de ressonância que é determinante do ruído. 
O formato da ponta da hélice é determinado também em função de: 
• Estética – Marketing 
• Requerimentos de ruído, 
• Performance, 
• Condição de reparo 
• Distância do solo ou da fuselagem. 
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Diâmetro da Hélice 
O diâmetro da hélice é em função do motor e das limitações da estrutura da aeronave. 
� Grandes diâmetro de hélices são melhores para baixas velocidades. 
� Menores diâmetros são melhores para velocidades maiores. 
Por exemplo, o diâmetro de uma hélice de passo fixo é sempre grande para beneficiar a 
baixa velocidade de operação, enquanto os menores diâmetros favorecem as aeronaves de 
velocidade de vôo maiores e as altas rotações de um motor turbo hélice. 
Entretanto limitações estruturais podem determinar o diâmetro de uma hélice como a 
distancia ao solo ou da fuselagem. 
 
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Passo da Hélice 
Passo de uma hélice é o ângulo da pá em relação ao plano de rotação 
 
 
Para o Táxi o passo da hélice é o 
mínimo já que a velocidade de táxi deve 
ser baixa, caso contrário a constante 
solicitação do freio trará maior desgaste 
das pastilhas e mais gasto de 
combustível. 
 
 
O Ângulo utilizado para a descida também é 
baixo já que a necessidade de tração é 
naturalmente menor. 
 
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O passo utilizado em cruzeiro varia de 
modelo para modelo, de altitude e da 
velocidade desejada 
 
O Passo bandeira é utilizado apenas em 
condição de corte o motor para cause 
menos arrasto. Alguns motores 
permanecem no passo bandeira sempre que 
estão cortados, portanto a partida destes 
motores será sempre neste condição até 
que haja pressão de óleo suficiente para a 
alteração do passo. 
 
 
 
 
O passo reverso só é possível em 
aeronaves que dispõem deste recurso, 
comum em Turbo-hélices. É utilizado para 
auxiliar a parada da aeronave e 
geralmente só pode ser utilizado no solo, 
na aterrissagem ou em uma decolagem 
abortada. Seu ângulo em reação ao eixo 
de rotação é negativo produzindo empuxo 
no sentido contrário ao sentido de 
deslocamento da aeronave. 
 
 
 
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Passo chato é onde o ângulo é zero e 
inexiste tração. É utilizado na partida de 
motores de eixo direto e eventualmente 
durante o táxi. É o passo que causa o maior 
arrasto à aeronave. 
 
Transferidor 
Este instrumento é usado para medir o ângulo 
da pá em uma determinada estação. Este ajuste 
é importante mesmo em hélices de passo 
variável para se estabelecer o mesmo ângulo 
em todas as pás para um determinado 
comando. 
 
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Geografia da Hélice 
 
 
Partes da Hélice 
Blade - one arm of a propeller from hub to tip. 
Hub - center section of the propeller that carries the blades and is attached to the engine 
shaft. 
Blade Tip - that part of the blade furthest from the hub. 
Prop Diameter - the diameter of the circle circumscribed by the blade tips. 
Blade Root - section of a detachable blade nearest the hub. 
Blade Shank - the thick portion of a blade near the hub. 
Blade Station - one of the designated distances along the blade as measured from the 
center of the hub. 
Blade Camber Surface - the cambered or most cambered side of a blade (as seen from 
in front of the aircraft). 
Blade Face or Thrust Surface - the flat or least cambered side of the blade (as seen from in 
back of the aircraft). 
Blade Thickness - the maximum thickness between the cambered surface and the face or 
thrust surface at a given blade station. 
Blade Leading Edge - the forward full “cutting” edge of the blade that leads in the direction 
of rotation. 
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Blade Trailing Edge - the continuous edge of the blade that trails the leading edge in the 
direction of the rotation. 
Blade Width - the measurement between the leading edge and the trailing edge at a given 
station. 
Blade Angle - an angle (less than 90º) between the chord line of a propeller blade section 
and a plane perpendicular to the axis of propeller rotation. 
Chord line - is a theoretical straight line drawn between the leading and trailing edges of the 
blade. 
Blade Angle Settings - low and high angle settings of a controllable pitch prop, as 
determined by built-in stops, for feather, reverse, latch and start locks.Tipos de Hélices 
As hélices podem ser classificadas de várias formas: 
1) De acordo com Tração / Posição 
2) Com o número de pás. 
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3) Com as possibilidades de configuração do passo 
Quanto a Tração 
As hélices são classificadas tipicamente de acordo com sua posição no avião. Por exemplo, 
as hélices tratoras são montadas na parte dianteira de um motor e puxam um avião através 
do ar. No outro lado, a hélices tipo empurradoras (pusher) é montado na extremidade 
traseira de um avião e empurra um avião através do ar. 
A maioria dos aviões são equipados com 
hélices tipo tratoras; entretanto, há 
diverso hidroaviões e aviões anfíbios que 
são equipados com as hélices do 
empurradoras (Pusher). A principal 
vantagem da hélice tipo tratora é que 
tem menor stresses induzidos na hélice 
já que gira em ar menos perturbado. 
Tanto a tratora quanto a empurradora 
impulsionam a aeronave pelo ar de 
forma eficiente. Entretanto, em alguns exemplos um tipo de hélice pode ser melhor para um 
dado avião. Por exemplo, em aeronaves cuja distancia da ponta da hélice ao solo seja 
pequena a empurradora leva desvantagem. Isto porque poderá receber pedregulhos vindos 
das rodas que irão danificá-la. Por outro lado seria muito difícil de projetar a instalação de 
uma hélice do tipo tratora em um avião anfíbio. 
 
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Número de Pás 
As Hélices são classificadas pelo número de pás como: 
1- Mono-pá 
2- Bi-pá 
3- Tri-pá 
4- Quadri-pá 
5- Multi-pá (5 ou mais pás) 
 
 
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Nas Hélices tri-pás, as pás podem ser mais curtas que as bi-pás com um mesmo empuxo e 
com isto podem aumentar a distancia livre do solo e distancia entre a hélice e a fuselagem. 
Hélices multi-pás também produzem em menor escala o incomodo ruído de alta freqüência. 
A vibração é mais reduzida, o efeito volante (flywheel) é maior e a performance do avião 
melhor. 
 
Quanto a Possibilidades de Configuração do Passo 
As hélices são classificadas também pelas possibilidades de configuração do passo: 
• Passo Fixo (Fixed pitch) 
• Ajustáveis no Solo (Ground adjustable ) 
• Passo Variável (Controllable Pitch ) 
• Velocidade Constante (Constant Speed ) 
• Reversíveis (Reversible) 
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• Embandeiráveis (Feathering) 
Hélice de Passo Fixo 
O tipo o mais simples de hélice é uma hélice de passo fixo. As hélices de passo fixo são 
projetadas para um avião particular para produzir sua máxima eficiência a uma determinada 
rotação e em uma rotação especifica. Uma hélice de passo fixo com um ângulo de pá 
baixo, chamado freqüentemente (a hélice da subida, fornece o mais melhor desempenho 
para a decolagem e subida. Na uma mão, uma hélice de passo fixo com um ângulo de pá 
elevado, chamado frequentemente hélice do cruzeiro, é adaptada mais ao vôo de cruzeiro 
de alta velocidade e de altura elevada. É a importante saber que com este tipo de hélice, 
toda a mudança da RPM ideal ou velocidade aerodinâmica reduz a eficiência da hélice. 
• Climb propeller (Subida) 
• Cruise propeller ( Cruzeiro) 
 
 
A hélice de passo fixo é de uma única peça com um ângulo de pá fixo. 
O passo tem que ser suficiente para oferecer boa performance na velocidade de cruzeiro e 
ainda performance aceitável para as características de subida e para a decolagem da 
aeronave. Como é impossível ter máxima eficiência em todas as circunstâncias sua 
performance fica comprometida. 
Obs.: Algumas destas hélices podem ter seu ângulo ajustado em bancada. 
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Montagem Básica 
 
Bi-pá passo fixo 
 
Hélices de Passo Ajustável no Solo 
Hélices de passo ajustável no solo são semelhantes ás de passo fixo nas quais os 
ângulos de suas pás não pode ser mudado durante o vôo. No entanto, a hélice é construído 
de uma forma que permite que o ângulo seja facilmente alterado no solo. Este tipo de hélice 
encontrada principalmente em aviões construídos entre os anos 1920 e 1940 e nos ultra 
light de hoje. 
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Não confundir com as hélices de passo fixo ajustáveis em bancada, que podem ter o passo 
ajustado em oficinas especializadas. Estas hélices podem ser ajustas antes da decolagem 
pelo próprio piloto em função do próximo vôo. 
Se tem uma pista curta pela frente e um vôo curto, faz-se opção por uma ângulo que 
privilegie a decolagem em detrimento do vôo de cruzeiro. 
Se a pista de decolagem é longa e o vôo também, o piloto pode optar por privilegiar a 
performance do cruzeiro. 
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Hélices de Passo Controlável 
Hélices de Passo Controlável tem uma vantagem sobre hélices ajustáveis no solo em que 
o ângulo da pá pode ser alterado enquanto a hélice está girando. Isto permite que a pá da 
hélice assuma o ângulo que proporcione o melhor desempenho para uma determinada 
condição de vôo. O número de posições de passo pode ser limitado, como em uma hélice 
de duas-posições controláveis, ou o passo pode ser ajustado a qualquer ângulo entre um 
passo mínimo e um máximo. 
As hélices de velocidade constante, por vezes chamada de hélices automática, são as 
únicas em que o piloto seleciona uma velocidade de rotação, as pás da hélice se ajustam 
automaticamente para manter o RPM selecionada. 
Com este tipo de hélice, controle do passo é fornecido por um dispositivo conhecido como 
governador. Um governador típico utiliza pressão de óleo para controlar o passo. 
Hélice de passo controlável proporcionam a máxima eficiência, permitindo ao piloto controlar 
o passo para a maioria das condições encontradas em vôo. 
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Hamilton Standard 12D40-11 controllable 
pitch propellers are ordered for Amelia 
Earhart's Lockheed Electra 10E, a sleek, 
twin-engined airliner outfitted for her flight 
around the world. Linda Finch reenacted 
Earhart's flight in 1997, in an Electra 
restored with assistance from Pratt & 
Whitney and Hamilton Standard 
 
Hélice de Passo Automático 
Em uma hélice de passo automático o ângulo da pá é alterado automaticamente dentro de 
um intervalo predeterminado como resultado das forças aerodinâmicas que atuam sobre as 
pás. Neste caso o piloto não tem nenhum controle sobre as alterações. 
Hélice de Velocidade Constante 
 
A Hélice de velocidade constante é usada 
com um governador que automaticamente 
proporciona rotação constante pelo controle 
das forças que atuam na hélice para alterar 
o ângulo das pás dentro de valores pré-
ajustados. 
Um sistema de velocidade constante permite 
ao piloto selecionar a velocidade do motor e 
para qualquer situação a velocidade será 
mantida mesmo com as variações de atitude 
da aeronave e potência do motor. Assim 
permite a operação da hélice e do motor nas 
mais eficientes rotações. A rotação é 
controlada pela variação do ângulo da pá, que é o ângulo do perfil em relação ao plano de 
rotação. Quando o piloto aumenta a potencia em vôo o ângulo da pá é aumentado, o torque 
necessário para rodar a hélice aumenta e para cada rotação ajustada a velocidade do avião 
e o torque do motor irão aumentar. Para um cruzeiro econômico o piloto reduz a manete 
para a pressão de manifold desejada para a condição de cruzeiro e reduz o ângulo da hélice 
mantendo a rotação selecionada. 
 
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Hélices de Passo Reversível 
Hélices de Passo Reversível são um refinamento da hélice de velocidade constate. No 
avião equipado com uma hélice reversível, as lâminas da hélice podem ser giradas a um 
ângulo negativopara produzir a empuxo reverso. Isto força o ar para a frente em vez de 
para trás e permite uma aterrissagem mais curta, economia de freio e até facilidades em 
manobras no solo. Tipicamente utilizado em instalações em turba-hélices. 
 
Hélices Embandeiráveis 
As Hélices Embandeiráveis são um tipo de Hélices de velocidade constante que tem a 
habilidade de girar as pás de forma que o seus bordos de ataque fiquem de frente para o 
vento relativo da aeronave. A única situação em que o piloto seleciona a posição de 
embandeiramento é quando há uma falha com parada no motor. Isto reduz 
significativamente o arrasto causado pelo motor inoperante. Caso contrário o motor irá 
manter a hélice girando como um cata-vento o que acarretará num grande arrasto. 
O baixo arrasto diminui a força assimétrica quando em bimotores. Em monomotores a 
vantagem é o aumento da razão de planeio, que pode ajudar numa decida de emergência. 
 
O Passo bandeira é quando a pá forma o ângulo de 90º em relação ao plano de rotação. 
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Um sistema de Hélices embandeiráveis é usado normalmente em bimotores, mas existem 
mono-motortores com este dispositivo instalado (Cessna –Caravan –foto acima). 
Se um dos motores falha a hélice deste motor pode rodar pela força do vento causando um 
maior arrasto. 
 
 
Hélices 
 
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Materiais de Construção das Hélices 
Quase todas as hélices produzidas são feitas de madeira, de aço, de alumínio, ou de 
material composto. 
No inicio do desenvolvimento do avião todas as hélices eram feitas da madeira. Entretanto, 
desde que a madeira é razoavelmente suscetível a danos, as hélices de aço encontraram 
rapidamente hegemonia na aviação. Hoje, as ligas de alumínio são o material predominante 
usado na construção tanto das hélices de passo fixo quanto das de velocidade constante. 
Além do alumínio, alguns materiais compostos estão sendo utilizados agora por causa de 
seus peso e flexibilidade. 
Madeira 
A madeira foi o material mais confiável para a fabricação das hélices por muitos anos. As 
madeiras de lei tais como o vidoeiro, o Maple, e diversas outras possuem a flexibilidade e a 
resistência requeridas para uma hélice usada nos motores de baixa potencia de um avião 
pequeno. A estrutura molecular da madeira permite que absorva a vibração do motor em 
grande parte e não é afetada pela vibrações ressonantes. Entretanto, a menos que os a 
madeira seja revestida com uma camada protetora resistente de resina ou do outro material, 
são suscetíveis aos danos do cascalho e dos detritos durante as operações em piso de 
terra. 
 
 
 
Ligas de Alumínio 
Hoje, a vasta maioria das hélices é construída de uma liga de alumínio. As ligas de alumínio 
são melhores do que a madeira porque permite superfícies de sustentação mais finas, mais 
eficientes e podem ser construídas sem sacrificar a força estrutural (melhor resistência 
especifica). Além disto, as superfície de sustentação em uma hélice de alumínio estendem 
desde a região próxima ao cubo, o que fornece um fluxo de ar melhor para refrigerar do 
motor. As hélices de alumínio também requerem muito menos manutenção do que as 
hélices de madeira, reduzindo o custo operacional. 
Hélices 
 
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AÇO 
As hélices de pás de aço foram encontradas primeiramente nos aviões da 2ª Guerra e na 
velha geração de aviões de transporte. Porque o aço é um metal pesado, as pás de aço são 
normalmente folhas de aço consistindo pás ocas unidas a uma estrutura de reforço. A área 
oca é cheia com um material de espuma para ajudar absorver a vibração e manter a 
estrutura rígida. 
Materiais Compostos 
As pás de hélice de Material Composto estão ganhando popularidade na industria 
aeronáutica. Algumas vantagens das hélices compostas incluem o fato que são de pouco 
peso e extremamente duráveis. Além disto os materiais compostos absorvem boa parte da 
vibração. 
 
 
Hélices 
 
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Alterando o Passo 
O passo das hélices atuais é alterado hidraulicamente em um sistema de ação único usando 
o óleo sob pressão do próprio motor da aeronave controlado pelo governador de hélice. 
• Num sistema de velocidade constante não embandeirável, o passo é 
aumentado com o aumento da pressão de óleo. 
• Num sistema embandeirável o passo é reduzido com o aumento da pressão 
de óleo. 
- Para prevenir movimentos acidentais para a posição de bandeira durante o vôo o que iria 
ocasionar um sobre-torque danificando o motor. Os comandos tem travas para permitirem a 
atuação do embandeiramento somente em baixas rotações. 
Em um sistemas de hélice de acionamento único, a pressão de óleo é fornecida pelo 
governador, que atuando no pistão produz a força oposta ao momento causado pela força 
centrifuga nas pás de modelos de velocidade constantes ou pelo contrapesos e molas dos 
sistemas embandeiráveis. 
Para aumentar ou diminuir o passo, óleo a alta pressão é direcionado para hélice que move 
o pistão de volta. O movimento do pistão é transmitido para as pás por pinos de atuação e 
hastes, movendo as pás em direção ao passo alto para sistemas de velocidade constante 
ou baixo passo para os sistemas. (Figuras. 1A & 1B) 
 
Quando as forças opostas são iguais, o óleo flui para os batentes da hélices e o pistão 
também pára. 
O pistão se mantém na posição mantendo o passo das pás no ponto até que o óleo flua 
para ou da hélice. 
É o governador de hélice que estabelece esta posição. 
(Figs. 2A & 2B nos slides seguintes) 
Hélices 
 
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Deste ponto, o passo diminui para as hélices de passo constante e aumenta para as hélices 
embandeiráveis deixando o óleo fluir de volta para o motor. (Figs. 3A & 3B) 
Quando o governador inicia este procedimento, a pressão hidráulica cai e o pistão se move 
para frente mudando o passo da hélice. O pistão continuará se movendo para frente 
mudando o passo da hélice até que as forças opostas novamente se igualem. O batente 
mecânico é instalado na hélice para limitar o curso em ambas as direções. 
Hélices 
 
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Embandeiramento 
O passo bandeira é conseguido através de um braço mecânico que cancela os contrapesos 
e a mola de velocidade. Quando a manete da cabina é movida para o bandeira, a alavanca 
e o eixo do governador são girados para uma posição abaixo do limite de baixa RPM. 
Enquanto o eixo rosqueado suporta a haste do elevador do eixo, ela acopla o eixo da 
válvula piloto e levanta a válvula piloto. Isto faz com que o óleo flua para fora da hélice e as 
pás movem-se para a posição do passo bandeira. 
(Fig. 12) 
 
A tomada externa é conectada a um acumulador. Um lado do acumulador é cheio com o 
nitrogênio comprimido e o outro lado com óleo. Isto permite com que o óleo seja 
armazenado sob alta pressão, como durante o vôo normal. 
A menos que o avião esteja equipado com a opção de acumulador de embandeiramento, o 
desembandeiramento só pode ser feito pelo piloto movendo o controle da hélice para HIGH-
RPM (passo baixo) e acoplando o starter do motor. Quando o motor está girando rápido 
Hélices 
 
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bastante para desenvolver a pressão de óleo suficiente, as lâminas da hélice serão forçadas 
fora do passo bandeira. 
 
 
A opção de acumulador de desenbandeiramento 
permite uma hélice embandeirável ser 
desembandeirada no vôo para se iniciar um 
procedimento de partida do motor pela velocidade do 
vento relativo (air-start). 
Com esta opção, o regulador é modificado para 
fornecer uma tomada externa de alta pressão do óleo 
através de uma válvula unidirecional, como se fosse um 
dispositivopara anular a válvula unidirecional. (Fig. 13) 
Quando a hélice está embandeirada a check valve 
mantém a pressão de óleo no acumulador. (Fig. 14) 
 
 
Quando a manete de hélice é movida de 
bandeira para passo de ângulo mais baixo, a 
check valve está aberta. Permitindo o óleo em 
alta pressão fluir do acumulador para válvula 
piloto do governador. Com a haste de controle 
do governador e o eixo na posição de passo 
baixo, a mola de retorno rápido força a válvula 
piloto para baixo para que o óleo flua para a 
hélice e mova as pás para a posição passo 
baixo, low pitch. 
( Fig. 15) 
Hélices 
 
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Hélice com Controle de Beta 
A hélice que permite o reposicionamento manual do angulo das pás passando através da 
trava. Usado principalmente durante o táxi, onde o empuxo normalmente é controlado 
manualmente ajustando-se a manete de potencia. Este tipo de hélice é de uso exclusivo de 
turbo hélices. 
Hélices para Motores de Eixo Direto 
 Turbo Comander 
 
Os motores de eixo direto utilizam hélice com dispositivos especiais para que mantenha 
passo chato sempre durante a sua parada para facilitar a próxima partida do motor. 
Tipos de Motores 
Hélices 
 
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Eixo direto 
 
Turbina livre 
Motores de Eixo Direto 
HARTZELL REVERSING PROPELLER SYSTEMS 
The following discussion focuses an the Hartzell reversing propellers used with Allied-Signal 
TPE331 and Pratt & Whitney PT6 engines. Many of the operational characteristics of Hartzell 
propellers are typical of propellers produced by other manufacturers for turboprop engines; 
therefore, a study of these propeller systems serves well as an overview of how most 
turboprop propeller systems operate. 
Allied-SIGNAL TPE-331 
Hélices 
 
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Hartzell propeller systems are used on many aircraft equipped with TPE-331 model engines 
including the Mitsubishi MU-2, the Fairchi1d Metro:' and the Aero Commander 690 aircraft. 
The TPE-331 is fixed shaft turbine that, depending on the model, produces between 665 and 
1,100 shaft horsepower when the gas generator is operating at approximate1y 41,700 rpm. 
The TPE-331 is sometime referred so as a constant-peed engine. This means that the 
engine operates at or near 100 percent rpm throughout its operational cycle. 
REDUCTION GEARING I 
The TPE-331 engine's propeller reduction gearing housed an the front of the engine with a 
fixed shaft coupled directly to the gas generator's third stage turbine. The reduction gearing 
produces a propeller shaft rotational speed of approximately 2,200 rpm which equates to a 
reduction ratio of about 14:1. provide a degree of flexibility, the reduction gear can be 
situated either above or below the engine centerline to accommodate various airframe from 
manufacturer's requirements. 
NTS 
To prevent the propeller from driving the turbine and compressor sections of a fixed shaft 
turbine engine, the reduction gear portion of the engine incorporates a negative-torque-sense 
(NTS) system that automatically increases propeller pitch when negative torque exists. This 
condition can occur 
when the engine's power is rapidly decelerated and the propeller's pitch configuration causes 
the prop to windmill due to slipstreaming. In this situation, the NTS changes the propeller's 
pitch enough to prevent the propeller from driving the engine. Another benefit of the NTS is 
that, if the engine fails, the NTS will sense that loss of engine torque and automatically rotate 
the blades to their high-pitch position 
Some engines may incorporate a separate thrust sensitive signal (TSS) that automatical1y 
feathers the propeller in the event of an engine failure. 
 
Hélices 
 
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PROPELLER 
The propeller commonly used on a TPE-331 engine is a flange-mounted three or four-bladed 
Hartzell steel hub, feathering and reversing propeller. With this type of propeller, the blades 
are moved to the low pitch and reverse pitch with governor oil pressure. On the other hand, 
the blades are moved to hi -pitch and the feather position by a combination of spring 
pressure and centrifugal force acting on blade counterweights. However, to prevent the 
blades from rotating into the feather position during shutdown, a set of retractable pitch stops 
are incorporated. This is typical on fixed shaft turboprop engines so the load on the propeller 
is minimized during subsequent engine starts. 
 
Hélices 
 
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Governador 
Ao lado dá hélice, a outra parte importante do sistema é o governador. Cada governador é 
montado engrenado ao motor, e move a bomba de engrenagem do governador e o conjunto 
de contra pesos. A bomba de engrenagem impulsiona a pressão de óleo do motor para 
fornecer a resposta rápida e positiva da hélice. A velocidade rotatória do conjunto do contra 
pesos varia diretamente com velocidade de motor e controla a posição da válvula piloto. 
Dependendo de sua posição, a válvula piloto dirigirá o fluxo do óleo à hélice, permitirá o 
fluxo do óleo para trás da hélice, ou suporá uma posição neutra com nenhum fluxo de óleo. 
Estes fluxo de óleo possibilita condições para o aumento do passo, a redução do passo ou 
ao passo constante das pás da hélice. 
 
 
Hélices 
 
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Os contra-pesos mudam a posição da válvula piloto utilizando-se da força centrifuga. Os 
contra-peso em forma de “L” são instalados com suas pernas projetadas sobre um 
rolamento na válvula piloto. Quando a rotação do motor é mais baixa do que o ajustado pelo 
controle da hélice, a mola de velocidade mantém a válvula piloto em baixo o que faz o óleo 
fluir para a hélice num sistema de embandeiramento completo e da hélice num sistema de 
velocidade constante. (Fig. 5) 
 
Quando a rotação do motor vai aumentando a parte superior dos contrapesos vai se 
movendo para for a com a força centrifuga. A perna inferior se move para cima empurrando 
a válvula piloto no sentido contrário ao da mola de velocidade de forma que o óleo flua para 
ou dá hélice. (Fig. 6) 
Hélices 
 
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Quanto mais rápido os contra-pesos girarem, mais para fora a parte superior será 
impulsionada pela força centrifuga forçando a válvula piloto a liberar mais óleo da hélice 
(embandeirável) ou para a hélice de velocidade constante. (Fig. 7) 
 
A manete de controle do cockpit é conectada ao braço de controle do governador que 
quando move esta conectado ao eixo com rosca. Quando a haste é movida o eixo com 
rosca move-se para cima e para baixo para aumentar ou diminuir a pressão da mola de 
velocidade. (Fig. 8) 
Hélices 
 
Sistemas de Aeronaves II Página 36 
 
 
Por Exemplo, quando o controle da cabine do piloto é movido para a frente, o eixo do 
controle do governador é enroscada para baixo, aumentando a compressão na mola. Isto 
aumenta a velocidade necessária para os contrapesos mover a válvula piloto e produz um 
ajuste de rotação mais elevada. A alavanca de controle da cabina do piloto permite que o 
piloto do avião desloque a escala da operação do governador da RPM elevada à RPM baixa 
ou à alguma área intermediária. Este sistema resulta em velocidade constante produzindo o 
que é conhecido com condição “On Speed”, que existe quando a velocidade é constante. O 
movimento dos controles da cabina do piloto ajusta as molas de velocidade na RPM 
desejada. Os contrapesos posicionam a válvula piloto para dirigir o óleo a ou das hélices. 
Isto, por sua vez, posiciona as pás da hélice em um passo que absorve a potencia do motor 
ou a RPM selecionada. Quando o momento do equilíbrio de RPM ocorre, a força doscontrapesos se iguala a carga da mola de velocidade. Isto posiciona a válvula piloto na 
posição de velocidade constante com nenhum óleo fluindo das ou para as hélices. (Figuras. 
9A & 9B) 
 
A velocidade de motor cai então ao ajuste original de RPM. Se o avião começar a subir ou a 
potência do motor estiver diminuído, resulta uma condição de UNDERSPEED. A velocidade 
em relação ao ar é reduzida e, desde que o passo das pás da hélice é demasiado elevado, 
os motores começam a reduzir. No o instante onde isto acontece, os contrapesos inclinam-
se, fazendo com que a válvula piloto abaixe. Simultaneamente, o óleo flui para hélices em 
um sistema embandeirável (Fig. 11A) e da hélice em um sistema de Velocidade Constante 
Hélices 
 
Sistemas de Aeronaves II Página 37 
 
(Fig. 11B), reduzindo o passo das pás em ambos os casos. Isto aumenta automaticamente 
a velocidade dos motores para manter o ajuste original de RPM. 
 
 
 
Para hélices de passo fixo em uma posição fixa da manete, a rotação da hélice do motor 
aumentam e diminuem com a velocidade da aeronave em relação ao ar (airspeed). 
Numa velocidade constante em relação ao ar a rotação de uma hélice de passo fixo e de 
seu motor variam se a potencia é aumentada ou diminuída. 
A hélice de velocidade constante usa o governador de hélice para manter a velocidade 
constante para uma determinada posição da manete. O ângulo das pás automaticamente 
aumenta e diminui quando há variações de velocidade e potencia do motor. 
Com uma rotação e potência fixas o ângulo das pás automaticamente muda com as 
variações da velocidade da aeronave em relação ao ar. 
Opcionais 
• De-ice 
• Sincronizador de Rotação 
• Sincronizador de Hélices 
 
Hélices 
 
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De-ice System 
Apos a formação de gelo, um sistema de degelo aplica corrente energia para aquecer a 
hélice derretendo o gelo perto da superfície da pá para que ele seja removido pela força 
centrifuga enquanto a hélice gira. Um sistema de degelo típico constituído por um boot um 
anel fixo e escovas de carvão. 
Hélices com tecnologias mais antigas faziam o de-gelo pela injeção de álcool nas pás. 
 
 
 
Hélices 
 
Sistemas de Aeronaves II Página 39 
 
Sincronizadores 
Em aviões bi-motores o benefício do sincronizador é a redução do incomodo ruído 
produzido pela interação entre a hélice e a fuselagem. 
O sistema de governador proporciona os meios para a sincronização da velocidade e da 
fase. 
As opções de sincronização ajustam a rotação de uma das hélices para que gire na mesma 
velocidade da outra. Em geral são usados sensores de rotação nos próprios governadores 
que enviam informação a uma central eletrônica. Esta central compara as velocidades e 
comanda um dos motores (o escravo) para acompanhar velocidade do outro. 
 
 
Hélices 
 
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Hélices 
 
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Sincronizadores de Fase 
Uma vez com a rotação sincronizada a opção de sincronismo de fase pode ser acionada. 
Esta opção possibilita ao piloto ter cada pá na mesma posição de pá do outro motor também 
para reduzir ruído. 
Em geral os sincronismo de fase de rotação são feitos pelo mesmo equipamento utilizando 
também os mesmos sensores. 
 
 
 
 
 
Hélices 
 
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Identificação e Controle 
As hélices são componentes controlados separadamente da aeronave e dos motores. 
 
 
Fabricantes 
 
www.sensenich.com 
Sensenich Propeller Manufacturing Co. 
 
www.hartzellprop.com 
 
www.mccauley.textron.com 
 
In 1999, Hamilton Standard merged with Sundstrand 
Corporation to become Hamilton Sundstrand, a division 
of United Technologies Corporation.