Uma hélice de pá ( avião ou navio ), rotor ( helicóptero ), turbina, bomba ou turbina é uma superfície de apoio para rotação em torno de um eixo. É um dispositivo aerodinâmico ou hidrodinâmico destinado a transformar a energia motriz em aceleração do fluido em que se move ou, pelo contrário, a transformar a energia de deslocamento do fluido em energia motriz.
Várias lâminas são conectadas a um cubo central para formar uma hélice ou rotor .
As dimensões e a forma das lâminas desempenham um papel importante na sua eficiência:
Velocidade da ponta da lâmina A velocidade de rotação é limitada pela velocidade na ponta da pá, que pode se aproximar da velocidade do som (que não deve ser ultrapassada), causando o ruído característico de um helicóptero ("tchop-tchop") que também é incômodo para um helicóptero de ataque deveria permanecer discreto. Este problema pode ser parcialmente superado dando à extremidade da lâmina a forma plana de uma asa de avião supersônica, por exemplo: as lâminas do Eurocopter Tigre e sua forma de flecha e curvatura para baixo para cancelar o desgaste. Carga de disco Ao aumentar o número de pás em um sistema, podemos aumentar a superfície de apoio e a força de tração (com carga de asa igual) de um rotor sem aumentar o comprimento das pás, é o caso do Sikorsky CH-54 , um seis de duas lâminas voadoras . Isso também possibilita, para o mesmo levantamento, reduzir a velocidade de rotação do rotor e aumentar a velocidade de avanço do helicóptero, como no Eurocopter EC155 com cinco pás. Fabricação de lâminas As pás de um helicóptero devem ser leves e fortes e podem ter até 20 metros de comprimento. As tensões mecânicas a que estão sujeitos são enormes, seja em flexão, torção ou tração. Originalmente eram feitos de madeira e metal, hoje são feitos de material composto ( sanduíche de fibra de carbono , fibra de vidro , espumas).A lâmina pode ser feita de um laminado de resina de vidro. Podemos distinguir três áreas:
a zona de origem as fibras de vidro que formam a longarina são enroladas em torno dos anéis de raiz de aço; moltoprene e enchimento de resina preenchendo as áreas vazias entre as fibras da longarina; a parte atual fibra de vidro forma a longarina, favo de mel preenche a parte central da lâmina, tiras de proteção de aço inoxidável ou titânio cobrem a borda dianteira contra a erosão, fibra de carbono reforça a borda da lâmina. zona final pesos de balanceamento estático e dinâmico são colocados em hastes roscadas, eles são protegidos por um " salmão ". Essas massas equilibram a lâmina em peso (centro de gravidade) e no momento (nariz para baixo e nariz para cima).Devido ao seu método de fabricação, as lâminas reagem de maneira diferente aos esforços mecânicos. Eles são, portanto, balanceados após a fabricação em uma bancada de ajuste. Ao colocar uma lâmina na bancada, um técnico compara seu comportamento em relação a uma lâmina padrão e, em seguida, ajusta suas massas de equilíbrio estático e dinâmico. Os usuários não podem tocar nos pesos da balança, mas será possível intervir em uma ou duas “ abas ” para refinar o ajuste do aerofólio.
O perfil de uma pá de turbina eólica é invertido em comparação com o de uma hélice (uma hélice montada em uma turbina eólica teria sua borda posterior usada como borda dianteira ou sua superfície inferior usada como superfície superior ). Quase todas as grandes turbinas eólicas modernas têm três pás, um compromisso ideal para otimizar os custos de fabricação, boa eficiência e ruído operacional aceitável. Rígidos ou deformáveis dependendo da tecnologia escolhida, podem medir 23 a 45 metros de comprimento, ou até 60 metros ou mais.
Vários projetos de pesquisa ou experimentos se relacionam em particular e por exemplo à modelagem , a cadeia de ferramentas digitais para o projeto da aerodinâmica das pás, o controle ativo ou passivo das pás, o transporte das pás nos compósitos usados, no ecodesign das lâminas e / ou em meios (possivelmente biomiméticos ) para melhorar o desempenho das lâminas (por exemplo, sendo capaz de deformá-las durante sua rotação), para reduzir seu atrito no ar, para fazer a chuva deslizar para lá, para reduzir o risco de formação de gelo e os efeitos dos ciclos de congelamento / descongelamento ou mesmo para reduzir o ruído da turbina eólica (por exemplo, uma redução de 10 dB foi obtida imitando penas de estruturas de corujas capazes de voar silenciosamente).