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REGULACION - MECANISMO DE HELICE PASO VARIABLE Mecanismos y Sistemas de Aeronaves Bibliografía: -Apunte de Cátedra: “Reguladores” -Principles of Mechanisms, (J. Dyson) -The theory of machines, (R. Angus) -Fundamentos de Mecanismos y Máquinas para Ingenieros, (Calero Pérez) -Manuales de partes y mantenimiento de Aeronaves Desarrollo: -Definición de Regulación -Definición del Regulador Mecánico, Descripción, Tipos -Estudio dinámico del Regulador -Ecuación de movimiento -Condición de estabilidad -Mecanismo Regulador de Hélice de Paso variable: -Concepto de Hélice: Hélice de paso fijo y de paso variable -Aeronaves -Acción del Regulador -Composición del Mecanism0 de regulación -Operación del mecanismo de regulación -Operación, Vista e Instalación -Diferentes implementaciones del Mecanismo de regulación

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Page 1: REGULACION - MECANISMO DE HELICE PASO …...-Ambas partes utilizan el aceite a presión proveniente del motor para modificar el ángulo de paso de las palas. -A mayor ángulo de ataque,

REGULACION - MECANISMO DE HELICE PASO VARIABLE

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Bibliografía: -Apunte de Cátedra: “Reguladores” -Principles of Mechanisms, (J. Dyson) -The theory of machines, (R. Angus) -Fundamentos de Mecanismos y Máquinas para Ingenieros, (Calero Pérez) -Manuales de partes y mantenimiento de Aeronaves

Desarrollo: -Definición de Regulación -Definición del Regulador Mecánico, Descripción, Tipos -Estudio dinámico del Regulador -Ecuación de movimiento -Condición de estabilidad -Mecanismo Regulador de Hélice de Paso variable: -Concepto de Hélice: Hélice de paso fijo y de paso variable -Aeronaves -Acción del Regulador -Composición del Mecanism0 de regulación -Operación del mecanismo de regulación -Operación, Vista e Instalación -Diferentes implementaciones del Mecanismo de regulación

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REGULACION de Sistemas

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Mantener los valores de ciertas magnitudes de estos, dentro de límites preestablecidos.

Desviaciones Sistema a

controlar Instrumento

ó

sensor

Organo de

comando.

Organo de

control

Perturbaciones

Señales Acción de

corrección

Corrección.

(orden)

Regulación Controlar

REGULADOR

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REGULADOR MECANICO

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

1

2 1

2

Carga Máquina

Regulador Centrífugo

-Dispositivo cuya función es oponerse a eventuales perturbaciones de un mov. uniforme -Gradúa automáticamente la potencia de una máquina, que varía continuamente. -Participa del movimiento de la máquina a la que pertenece -Por una variación en la carga reaccionan produciendo un cambio en la velocidad

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Tipos:

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Watt Porter Hartnell

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

O

A m m

k

l

S

a

R

.

Estudio Dinámico del REGULADOR centrífugo

Sistema de 2 GDL: (ϴ (t) ; (t) )

22

2

1

2

1

IIT

222 senlmII a

22 lmI

j

j

d

jjj

Q

q

E

q

U

q

T

q

T

dt

d

Ec.s de Movimiento

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

A

R

Vc

VA

r

A

C

22/1cos12 KlgmU

Fuerzas activas Q: momento respecto del eje de rotación Q = -·( - 0)

2

2

1AVcE

cos1cos12cos1cos1 lRrR

senlsenRVA

2

R = r = , y que R + r = l

22 cos12

1cos12 lklgmU

22

2

2

1senlcEd

Estudio Dinámico del REGULADOR centrífugo

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QIsenlmIdt

d

0

2 cos22

02cos2 222

2

senlcsenlgmsenlmI

j

j

d

jjj

Q

q

E

q

U

q

T

q

T

dt

d

(t) ---------- posición del buje ϴ (t)-------------

)(t

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t

Estable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

t

Indiferente

Y (amplitud)

Salida

t

Inestable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

Estabilidad

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Si la solución correspondiente a la respuesta del sistema es: Y = A·ezt, z toma en general la forma compleja: z = + j·w, los casos que se pueden presentar son:

A·e ·t

Sistema estable

A

t

z complejos conjugados con la parte real negativa:

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z complejos conjugados con parte real positiva:

j·w

A·e ·t

Sistema inestable

A

t

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Estudio de estabilidad del regulador (Planteo) Pero estas ecuaciones tienen particular interés para el estudio de las pequeñas oscilaciones entorno de un movimiento de rotación de régimen ( = = constante, = o =constante).

Ec Diferenciales --------------- Estudio de estabilidad

Seguir las perturbaciones sin entrar en Resonancia

0

= 0 + Perturbaciones

- Sist de ecuaciones en Ψ y ω - Propuesta de soluciones - Ecuación característica (Polinomio de grado 3) - Criterio de estabilidad

22200

22

0

0

0

0

2cos2cos2

22

senm

ksenIsen

senmc

Condición de

Estabilidad

t

Estable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

t

Indiferente

Y (amplitud)

Salida

t

Inestable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

t

Estable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

t

Indiferente

Y (amplitud)

Salida

t

Inestable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

0

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REGULADOR DE HÉLICE DE PASO VARIABLE

HÉLICE: Empuje: Diámetro de la hélice PASO (ángulo de paso) Velocidad de giro Clasificación: Hélice de Paso Fijo Hélice de PASO VARIABLE

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Elemento configurado por una secuencia de perfiles aerodinámicos con el objeto de transformar la potencia del movimiento de rotación del motor en potencia asociada al empuje

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Hélice de PASO FIJO:

-El paso NO es modificable por el piloto -Paso único para todos los regímenes de vuelo Eficiencia limitada -Paso impuesto por el mejor criterio del diseñador -Compromiso entre pendiente de ascenso y crucero Hélice de PASO VARIABLE: - Se puede modificar el paso en vuelo - Gira a la misma velocidad en todas las fases del vuelo (Despegue - Ascenso – Crucero – Descenso) - Se modifican los parámetros para hacer un mejor uso de la potencia del motor en cada fase del vuelo. PASO VARIABLE EN TIERRA PASO VARIABLE EN VUELO

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

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PASO VARIABLE EN TIERRA

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HELICE PASO VARIABLE EN VUELO A- Controlado por el piloto en las diferentes fases del vuelo (Palanca de ajuste de paso)

Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Throttle (Acelerador)

Control pitch lever (Palanca de control de paso)

Paso bajo: -Menor ángulo de ataque -Maniobras de máxima potencia -Despegue y Ascenso (Velocidad del avión baja) -Menor resistencia de la pala Paso alto: -Mayor ángulo de ataque -Fase de crucero: (Veloc alta del avión – Mayor eficiencia) -Bajan las rpm -Mayor resistencia de la pala -Mueve gran cantidad masa de aire

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HELICE PASO VARIABLE EN VUELO B- Controlado automáticamente por un HELICE VELOCIDAD CONSTANTE (1930) REGULADOR Mecánico Paso variable ajust. autom. Hélice de V = cte - Velocidad seleccionada x el piloto - Independientemente de los cambios de potencia del motor

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REGULADOR

Conversión eficiente de la potencia del motor en empuje para diferentes fases de vuelo

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

ACCIÓN DEL REGULADOR (V .Hélice= cte.)

Throttle (acelerador)

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

COMPOSICIÓN DEL SISTEMA MECANICO DE REGULACION DE HELICE DE PASO VARIABLE O VELOCIDAD CTE

Composición: -Mecanismo de cambio de paso de la hélice -Regulador (Governor) o Unidad de Velocidad Constante (CSU)(Governor) -Ambas partes utilizan el aceite a presión proveniente del motor para modificar el ángulo de paso de las palas. -A mayor ángulo de ataque, las revoluciones del motor se reducirían y a ángulos bajos la velocidad del motor se incrementaría.

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

OPERACIÓN DEL SISTEMA MECANICO DE REGULACION DE HELICE DE PASO VARIABLE O VELOCIDAD CTE

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

OPERACIÓN DEL SISTEMA MECANICO DE REGULACION DE HELICE DE PASO VARIABLE O VELOCIDAD CTE

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Operación (Secuencia) – Los cuadros indican situaciones

Overspeed

Underspeed

On speed

On speed

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On Speed

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On Speed

CSU UNDERSPEED condition

CSU OVERSPEED condition

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Operación Vista e Instalación de la CSU (Governor)

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Operación Vista e Instalación de la CSU (Governor)

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Aeronaves con Hélice de paso variable

Beechcraft Kig Air 350 (PT6A)

Turbo Commander

ATR-72

Airbus A 400M

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Mecanismos y Sistemas de Aeronaves

Diferentes implementaciones Mecanismo paso variable

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HELICE PASO VARIABLE (Hamilton Standard)

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HELICE PASO VARIABLE (Hamilton Standard)