Una hélice cimitarra es un tipo de hélice que tiene palas curvas con un barrido creciente a lo largo del borde de ataque. Su nombre se deriva de su similitud visual con las palas curvas de las cimitarras . A principios de la década de 1900, como estableció el inventor aeronáutico francés Lucien Chauvière y su éxito comercial con su diseño de hélice Integrale en forma de cimitarra , [1] estaban hechas de madera laminada. La combinación de peso ligero y aerodinámica eficiente da como resultado más potencia y menos ruido. [ cita requerida ]
Todas las hélices pierden eficiencia a altas velocidades de rotación debido a un efecto conocido como arrastre de onda , que se produce cuando un perfil aerodinámico se acerca a velocidades supersónicas . Esta poderosa forma de arrastre reduce la eficiencia de la hélice a alta velocidad de rotación, lo que, a su vez, reduce la transmisión de potencia del motor de la aeronave. [2] En el caso de una hélice, este efecto puede ocurrir cuando la hélice gira lo suficientemente rápido como para que las puntas de las palas se acerquen a la velocidad del sonido, incluso si el avión en sí no se está moviendo hacia adelante. El arrastre de onda también se produce a altas velocidades lineales de la aeronave. [2] De acuerdo con los mismos principios que rigen las alas en flecha en los aviones de alta velocidad, las palas de la hélice pueden ser barridas hacia atrás para mitigar el arrastre de onda, lo que les permite seguir siendo eficientes a velocidades de rotación más altas. Dado que la parte interior de una hélice tiene una velocidad de rotación más lenta en relación con la punta, la pala se vuelve progresivamente más barrida desde el eje de la hélice hasta la punta, lo que da lugar a su forma característica.
En la década de 1940, la NACA comenzó a investigar las hélices de flecha para su uso en aeronaves de alta velocidad impulsadas por hélice. [3] El uso moderno de las hélices de cimitarra se centra en los motores de turbohélice y de hélice . Dado que estas formas de propulsión son capaces de impulsar una hélice a velocidades de rotación transsónicas o supersónicas, así como de propulsar aeronaves a velocidades igualmente altas, la mitigación de la resistencia de las olas es una consideración importante para lograr una alta eficiencia aerodinámica. Al igual que las hélices modernas de palas rectas, las hélices de cimitarra a menudo utilizan materiales livianos para aumentar aún más la eficiencia.
Los motores Propfan fueron diseñados para ofrecer mejoras significativas en el ahorro de combustible en comparación con los motores turbofán contemporáneos, y en esto tuvieron éxito. En pruebas estáticas y aéreas en un DC-9 modificado , los propfans alcanzaron una mejora del 30%. [ cita requerida ] Esta eficiencia tiene un precio, ya que uno de los principales problemas con el propfan es el ruido , particularmente en una era en la que se requiere que las aeronaves cumplan con los requisitos de ruido cada vez más estrictos de la EASA y la FAA para la certificación. Los propfans a menudo tienen palas de cimitarra, ya que normalmente operan a altas velocidades de rotación.