REGULACION - MECANISMO DE HELICE PASO VARIABLE …

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

REGULACION de Sistemas


Mantener los valores de ciertas magnitudes 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

REGULADOR MECANICO


1

2 1

2

Carga Máquina

Regulador Centrífugo

-Dispositivo cuya función es oponerse a eventuales perturbaciones de un mov. unif. -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

Tipos: Centrífugos


Watt Porter Hartnell

Tipos: Axiales


Centrífugo Inercial


O

A m m

k

l

S

a

R

.

Estudio Dinámico 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


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

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

t

Estable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

t

Indiferente

Y (amplitud)

Salida

t

Inestable

Y (amplitud)

Entrada

Salida

Estabilidad

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:

z complejos conjugados con parte real positiva:

j·w

A·e ·t

Sistema inestable

A

t

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

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


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

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 (2) o en tierra (1) - 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


PASO VARIABLE EN TIERRA


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


Throttle (Acelerador)

Control pitch lever (Palanca de control de paso)

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

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


REGULADOR

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


ACCIÓN DEL REGULADOR (V .Hélice= cte.)

Throttle (acelerador)


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) -Ambas partes utilizan el aceite a presión proveniente del motor para modificar el ángulo de paso de las palas. -A mayor ángulo de ataque de pala, las revoluciones del motor se reducirían y a ángulos bajos la velocidad del motor se incrementaría.


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

-Mecanismo de cambio de paso de la hélice

-Regulador (Governor) o Unidad de Velocidad Constante (CSU


OVERSPEED

OPERACIÓN DEL SISTEMA


OPERACIÓN DEL SISTEMA

UNDERSPEED


Operación (Secuencia) – Los cuadros indican situaciones

Overspeed

Underspeed

On speed

On speed

On Speed

On Speed

CSU UNDERSPEED condition

CSU OVERSPEED condition


Operación Vista e Instalación de la CSU (Governor)


Operación Vista e Instalación de la CSU (Governor)


Aeronaves con Hélice de paso variable

Beechcraft Kig Air 350 (PT6A)

Turbo Commander

ATR-72

Airbus A 400M


Diferentes implementaciones Mecanismo paso variable

HELICE PASO VARIABLE (Hamilton Standard)

HELICE PASO VARIABLE (Hamilton Standard)

Documents

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