Cuando hay pocas aspas la hélice tiene que girar a más revoluciones o ser mas larga, lo que hace que las puntas se acerquen a la velocidad del sonido y pierdan mucha eficiencia.
Ni mucho menos. Puedes aumentar el paso para conseguir mas aire en las mismas revoluciones, puedes aumentar la superficie, puedes aumentar la torsion (diferencia de angulo entre la punta y la base de la pala), etc. Se pueden hacer muchas cosas.
Para definir una hélice hay que usar muchos parámetros y la longitud es solo uno de ellos. Si aumentamos la cuerda o le damos mas longitud dándole forma de cimitarra conseguimos los mismos resultados sin aumentar la velocidad lineal. ¿Problema? Que en aquellos tiempos un aumento de superficie significaba un aumento del peso y darle formas raras a las palas era imposible porque los materiales no lo permitían.Lo mismo ocurria con el cambio de torsión, los materiales no permitian pasar de ciertos numeros. La solución mas sencilla era aumentar el numero de palas y era lo que se hacia. Pero la misma mejora que ocurría con el aumento del numero de palas se conseguía cambiando palas estrechas por anchas como se hizo en varios aviones, ahora mismo se me viene a la cabeza el Hurricane y creo que al Spit le pasó lo mismo, el cambio de superficie de las palas sin aumentar su numero aumentó la potencia del motor en un 30%.
aspas, es interesante que el mismo Dornier usara hélices de 4 aspas para motores de 610 hp en su barco volador en 1929 y hélices de 3 aspas en su flecha con motores de 1,600 hp.
Pues eso, ¿se volvió tonto Dornier de repente?
Pues no, la diferencia es que esa hélice de 4 palas es de paso fijo mientras que la de 3 era de paso variable, o mejor dicho, de velocidad constante. Y el rendimiento de esta era infinitamente superior, si no todo el mundo seguiria usando helices fijas cuando nadie las usa excepto para ultraligeros y de los baratos.
Una hélice de paso fijo está diseñada para que de su máximo rendimiento a una velocidad determinada y a unas revoluciones fijas. Cuando haces que el motor funcione a más régimen o varias la velocidad del avión haciendolo subir o bajar el rendimiento de esta cae en picado, pudiendo llegar a dañar el motor por sobrecalentamiento en el caso de las subidas o por sobrerrevoluciones en el caso de los picados.
Eso se evita con una hélice de paso variable de manera que cuando aumentas las revoluciones del motor cambias el paso adaptándolo a esa nueva circunstancia y dando el mejor rendimiento siempre. Si es de velocidad constante la adaptación la hace de manera automática, es su gran ventaja, mantiene las revoluciones del motor independientemente de la velocidad del avión y hace que tanto el motor como la hélice funcionen siempre en sus mejores parámetros.
Por hacer una comparación es como un coche y el cambio de marchas: una hélice de paso fijo es un coche sin cambio de marchas, llevas siempre metida tercera, cuando tienes que salir del aparcamiento tienes que tener el motor muy revolucionado o se cala y si quieres correr mucho tienes que forzarlo al máximo porque las revoluciones del motor se transmiten directamente a las ruedas, si quieres correr poco bajas las revoluciones del motor haciendolo funionar a bajo regimen, donde peor lo hace y mas en motores como aquellos con magnetos en vez de con encendidos modernos. Ese es el Dornier de cuatro palas y todos esos motores antiguos.
Un coche con cambio de marchas manual es una hélice de paso variable, puedes ajustar la marcha que llevas metida para que te dé mas tracción a bajas revoluciones (vas en primera) poniendo un paso corto sin tener que revolucionarlo. Si quieres correr con las mismas revoluciones metes cuarta, alargas el paso, consigues mayor velocidad a las mismas revoluciones así que disminuyes el consumo y el motor sigue funcionando en su régimen óptimo. Y si quieres cortar motor lo dejas a ralentí pero lo pones en punto muerto, pones la hélice en bandera.
La hélice de velocidad constante es ese mismo cambio de marchas pero automático, el coche se encarga de mantener la velocidad que le pides cambiando a una marcha corta cuando tienes que subir una cuesta, una larga cuando andas en llano y quieres velocidad y metiendo una corta de nuevo cuando bajas.
¿Qué prefieres, un coche automático o uno sin cambio de marchas?
El problema añadido es que en un avión no solo hay que preocuparse del acelerador sino que cuando subes y bajas hay que andar pendiente de la densidad del aire y su temperatura (riqueza de mezcla) que varia con la altura y de la presión (manifold), lo que significa mover tres palancas coordinadamente. Por eso se considera que la hélice de velocidad constante es uno de los mayores avances de la Aviación porque liberó al piloto de todo ese trabajo y permitió que el rendimiento de los grupos propulsores se multiplicara.
¿Por qué hacían tan poco ruido esos motores? Porque llevaban motores que hoy día se les ponen a los cortacésped. Un motor de 12 CV no hace ruido ninguno, cualquier scooter de los que circulan a miles en cualquier ciudad tiene mas potencia que varios de ellos juntos. Más todavía si funcionan a las revoluciones a las que lo hacían esos motores, a 350 rpm un motor hoy día ni arranca. Pero un motor de 2.000 CV a escape libre girando a 5.000 rpm suelta por los escapes decibelios para echar abajo una casa lleve la hélice que lleve. Eso es lo que hace ruido en un avión, no la hélice.