Tipi di eliche

Updated at: 2025-12-01 10:41
propulsion
I tipi di eliche degli aeromobili differiscono nel modo in cui l'angolo delle pale viene impostato e controllato, il che influisce direttamente sulla spinta, sull'efficienza del motore e sul carico di lavoro del pilota. Comprendere i principali design delle eliche utilizzate nell'aviazione generale aiuta i piloti studenti a operare correttamente i motori ed evitare problemi comuni di prestazioni e sicurezza.<\/b>

1. Definizione dei tipi di eliche

Nell'aviazione, un'elica è un'ala rotante che trasforma la potenza del motore in spinta accelerando una massa d'aria verso la parte posteriore. "Tipi di eliche" si riferisce ai diversi design e sistemi di controllo utilizzati per impostare l'angolo delle pale dell'elica (passo) e, in alcuni casi, il numero di pale e i materiali di costruzione.
Per i piloti studenti, la distinzione più importante è come viene gestita l'inclinazione dell'elica:
  • Elica a passo fisso: l'angolo delle pale non può essere modificato in volo.
  • Elica regolabile a terra: l'angolo delle pale può essere regolato solo a terra.
  • Elica a passo variabile: l'angolo delle pale può essere modificato in volo.
  • Elica a velocità costante: un tipo di elica a passo variabile che mantiene automaticamente una velocità di rotazione selezionata (giri al minuto, RPM).

2. Scopo dei diversi tipi di eliche

Lo scopo principale dell'utilizzo di diversi tipi di eliche è quello di adattare le prestazioni del motore e dell'elica alle esigenze operative dell'aeromobile. Diverse missioni (addestramento, volo in zone remote, crociera ad alta velocità, acrobazia) beneficiano di diversi compromessi tra semplicità, prestazioni di salita, velocità di crociera, efficienza del carburante e costo.
L'angolo di passo dell'elica influisce sulla quantità d'aria che ogni sezione della pala sposta per rivoluzione. Un passo fine (angolo basso della pala) permette al motore di raggiungere rapidamente un regime di giri più elevato, migliorando il decollo e la salita ma limitando la velocità e l'efficienza di crociera. Un passo grosso (angolo alto della pala) riduce i giri per una data velocità aerodinamica, il che può migliorare le prestazioni in crociera e il consumo di carburante, ma può allungare la distanza di decollo e ridurre il rateo di salita.
Diversi tipi di eliche permettono al pilota o a un sistema di regolazione di scegliere o gestire automaticamente questo compromesso:
  • Passo fisso: semplice, a basso costo, nessun controllo del pilota sul passo; le prestazioni sono ottimizzate per la salita o la crociera, non per entrambe.
  • Regolabile a terra: consente al personale di manutenzione di ottimizzare il passo per un profilo di missione tipico senza regolazioni in volo.
  • Passo variabile (controllato dal pilota): il pilota può selezionare l'angolo delle pale in volo per diverse fasi (decollo, salita, crociera, discesa).
  • Velocità costante: mantiene automaticamente i giri selezionati regolando l'angolo delle pale, offrendo prestazioni quasi ottimali su un'ampia gamma di velocità e impostazioni di potenza.

3. Uso dei tipi di eliche in aviazione

3.1 Eliche a passo fisso

Un'elica a passo fisso ha le pale impostate su un unico angolo non regolabile. L'elica è solitamente realizzata in legno o metallo, e il passo è scelto dal produttore per adattarsi all'uso tipico dell'aeromobile. I piloti studenti si allenano comunemente su aeromobili con eliche a passo fisso per la loro semplicità e basso costo operativo.
Spesso si menzionano due ampie categorie di eliche a passo fisso:
  • Elica da salita: passo relativamente fine, che offre un regime statico più alto e migliori prestazioni in decollo e salita a scapito della velocità di crociera.
  • Elica da crociera: passo relativamente grosso, che offre un regime di crociera più basso e una velocità di crociera più alta, ma con una corsa di decollo più lunga e una salita ridotta.
In un'installazione a passo fisso, il pilota controlla solo la manetta, che modifica insieme la potenza del motore e i giri al minuto (RPM). Non c'è una leva di controllo dell'elica. Il regime del motore è un'indicazione diretta della potenza (soggetta alla velocità dell'aria e all'altitudine di densità), quindi le impostazioni di potenza sono solitamente descritte solo in termini di RPM, ad esempio "2400 RPM in crociera."

3.2 Eliche regolabili a terra

Un'elica regolabile a terra consente al personale di manutenzione di modificare il passo delle pale a terra, ma non in volo. La regolazione viene solitamente effettuata allentando le fascette delle pale, ruotando le pale a un angolo misurato e riavvitando secondo le istruzioni del produttore.
Questo tipo è comune negli aeromobili leggeri sportivi e in alcuni aeromobili sperimentali. Offre flessibilità per ottimizzare le prestazioni in base alle condizioni locali o ai profili di missione senza la complessità e il costo di un sistema regolabile in volo o a velocità costante. Per il pilota, l'operazione quotidiana è simile a quella di un'elica a passo fisso: in volo c'è ancora solo un controllo della manetta.

3.3 Eliche a passo variabile e a velocità costante

Un'elica a passo variabile consente di modificare l'angolo delle pale durante il volo. Nella maggior parte degli aeromobili certificati per l'aviazione generale, questo è implementato come elica a velocità costante. Il sistema a velocità costante utilizza un governatore dell'elica, un dispositivo idraulico che regola automaticamente l'angolo delle pale per mantenere un regime di giri selezionato dal pilota tramite la leva di controllo dell'elica.
Il pilota ha due comandi motore separati:
  • Acceleratore (controllo della pressione del collettore): imposta la potenza del motore (misurata come pressione del collettore in pollici di mercurio sui motori a pistoni con eliche a velocità costante).
  • Controllo dell'elica: imposta i giri motore desiderati; il regolatore varia il passo delle pale per mantenere questi giri al variare delle condizioni di volo.
Gli usi tipici includono:
  • Decollo e salita: elica impostata su alti giri (passo fine) per massima potenza e migliore accelerazione.
  • Crociera: elica impostata su giri più bassi (passo grosso) per efficienza, riduzione del rumore e minore usura del motore, mantenendo la potenza richiesta con la manetta.
  • Discesa: i giri dell'elica possono essere regolati per gestire il raffreddamento del motore e la resistenza aerodinamica.

3.4 Eliche a passo di bandiera e passo inverso

Alcuni aeromobili multimotore e turboelica utilizzano eliche a passo variabile. Il passo variabile significa ruotare le pale in modo che siano quasi allineate con il flusso d'aria, minimizzando la resistenza in caso di guasto di un motore. Questo aiuta a mantenere il controllo e le prestazioni dopo lo spegnimento di un motore.
I turboelica e alcuni aeromobili a pistoni specializzati possono anche utilizzare impostazioni di passo inverso o gamma beta. In retromarcia, l'angolo della pala viene impostato in modo che la spinta sia diretta in avanti, contribuendo a ridurre la distanza di atterraggio e a migliorare la manovrabilità a terra. Queste funzioni normalmente non si trovano sugli aeromobili da addestramento base, ma sono importanti nelle operazioni commerciali e avanzate.

4. Considerazioni operative per piloti studenti

4.1 Gestione della potenza con eliche a passo fisso

Con un'elica a passo fisso, il pilota controlla la potenza utilizzando la posizione della manetta e monitora i giri motore (RPM). Poiché l'angolo delle pale è fisso, i giri rispondono sia alla manetta sia alla velocità dell'aria. Ad esempio, a una data impostazione della manetta, i giri aumentano in discesa e diminuiscono in salita a causa del carico variabile sull'elica.
Le pratiche operative tipiche includono:
  1. Usare il pieno gas per il decollo, a meno che i calcoli delle prestazioni o le procedure di riduzione del rumore non specifichino diversamente.
  2. Monitorare i giri motore (RPM) durante la corsa di decollo per confermare che raggiungano il valore previsto dal manuale di volo dell'aeromobile (AFM) o dal manuale operativo del pilota (POH).
  3. Ridurre il gas alla potenza di salita raccomandata una volta raggiunta un'altitudine sicura, se specificato.
  4. Impostare la potenza di crociera utilizzando una combinazione di RPM e miscela secondo le tabelle delle prestazioni.
  5. Evitare operazioni prolungate nelle gamme di RPM contrassegnate come limitate sul contagiri.

4.2 Gestione della potenza con eliche a velocità costante

Con un'elica a velocità costante, la gestione della potenza coinvolge sia la pressione del collettore che i giri al minuto (RPM). La manetta modifica principalmente la pressione del collettore (coppia del motore), mentre il controllo dell'elica imposta gli RPM desiderati. Il regolatore regola automaticamente l'inclinazione delle pale in modo che gli RPM rimangano costanti al variare delle condizioni di volo.
Una regola comune insegnata ai piloti in formazione è che, quando si aumenta la potenza, si deve prima aumentare il regime (RPM) e poi la pressione del collettore; quando si riduce la potenza, si deve prima ridurre la pressione del collettore e poi il regime. Questo aiuta a evitare combinazioni che possono sovraccaricare il motore, in particolare alta pressione del collettore con RPM molto basse.
Una sequenza tipica per la salita e la crociera in un velivolo da addestramento con elica a velocità costante potrebbe essere:
  1. Decollo: impostare il controllo dell'elica completamente in avanti (RPM massime) e avanzare la manetta alla pressione del collettore di decollo.
  2. Salita iniziale: mantenere la potenza di decollo fino a un'altitudine sicura come raccomandato nell'AFM/POH.
  3. Potenza di salita: ridurre la pressione del collettore al valore di salita, quindi ridurre gli RPM all'impostazione di salita se specificato.
  4. Potenza di crociera: livellare, lasciare aumentare la velocità, quindi ridurre la pressione del collettore al valore di crociera e regolare gli RPM all'impostazione di crociera raccomandata.
  5. Discesa: ridurre la pressione del collettore per la discesa, regolando gli RPM secondo necessità per rimanere entro i limiti e gestire il raffreddamento del motore.

4.3 Limitazioni e monitoraggio del motore

Indipendentemente dal tipo di elica, il pilota deve osservare le limitazioni del motore indicate nell'AFM/POH. Queste includono il regime massimo continuo, i limiti di pressione del collettore (se applicabile), la temperatura della testa del cilindro (CHT) e la temperatura dei gas di scarico (EGT). Alcuni motori specificano intervalli di regime limitati per evitare risonanze e vibrazioni; questi sono solitamente indicati sul contagiri con archi gialli o bande rosse.
I punti chiave per i piloti studenti includono:
  • Controllare il massimo regime statico al decollo con eliche a passo fisso; deviazioni significative possono indicare problemi al motore o all'elica.
  • Evitate movimenti improvvisi della manetta, specialmente nelle installazioni a velocità costante, per ridurre lo stress sul motore e sul cambio o regolatore dell'elica.
  • Monitorate attentamente gli strumenti del motore dopo qualsiasi variazione di potenza o impostazione dell'elica.
  • Seguite le procedure del produttore per l'assottigliamento della miscela in salita e crociera per evitare temperature eccessive e migliorare l'efficienza.

4.4 Progressione dell'addestramento

La maggior parte dei piloti inizia l'addestramento su aeromobili con eliche a passo fisso. Una volta acquisite le competenze di base nella gestione, decollo, atterraggio e navigazione, l'addestramento può progredire su aeromobili con eliche a passo variabile, specialmente per le licenze di pilota commerciale o per strumenti. Questo introduce un carico di lavoro aggiuntivo in cabina e richiede una gestione della potenza più dettagliata, ma i principi aerodinamici di base rimangono gli stessi.

5. Esempi di tipi di eliche nei comuni aeromobili da addestramento

I seguenti esempi illustrano come appaiono i diversi tipi di eliche nelle flotte tipiche di addestramento dell'aviazione generale. Fare sempre riferimento all'AFM/POH specifico per dettagli esatti, poiché le configurazioni variano in base al modello e all'anno.
  • Cessna 152 / Cessna 172 (molti modelli): motori a pistoni normalmente aspirati con eliche a passo fisso; potenza controllata solo dalla manetta.
  • Piper PA-28-161 Warrior: elica a passo fisso; gestione della potenza semplice adatta all'addestramento primario.
  • Piper PA-28R Arrow: carrello retrattile ed elica a passo variabile; introduce il controllo dell'elica e la gestione della pressione del collettore per studenti avanzati.
  • Beechcraft Bonanza (vari modelli): elica a passo variabile, spesso con motori ad alte prestazioni; utilizzata nell'addestramento complesso e ad alte prestazioni.
  • Tipici velivoli sportivi leggeri: possono utilizzare eliche regolabili a terra, specialmente con motori Rotax, permettendo agli operatori di adattare le prestazioni alle esigenze locali.
  • Addestratori multimotore (es. Piper Seminole, Beechcraft Duchess): eliche a passo variabile con funzione feathering; usate per insegnare il volo asimmetrico e le procedure in caso di guasto motore.

Sommario

Per i piloti studenti, comprendere i tipi di eliche significa principalmente riconoscere come viene controllata l'inclinazione delle pale e come ciò influisce sulla gestione della potenza. Le eliche a passo fisso e regolabili a terra sono semplici e comuni negli aerei da addestramento di base, mentre le eliche a velocità costante e a pale orientabili si trovano in aeromobili complessi, multimotore e turboelica. L'uso corretto della manetta, dei comandi dell'elica e del monitoraggio del motore, in conformità con l'AFM/POH, garantisce un funzionamento sicuro ed efficiente per tutti i tipi di eliche.