Aviões e Aeroportos: Hélice

Hélice

 Hélice é um termo andrógino (ver secção de Curiosidade Linguística) que designa um conjunto de pás com um mesmo centro, que ao ser girado segundo o seu eixo causa propulsão e cada pá descreve no espaço uma trajectória que é, de facto, uma hélice geométrica. Este instrumento de propulsão ou tração está geralmente acoplado a algum tipo de motor que empurra o que está em redor (geralmente ar ou a água) convertendo energia rotacional em translaccional e deslocando o objeto a que se encontra acoplado (exemplos: aviões, helicópteros) ou o fluido à sua volta (exemplo: ventoinha). As pás de hélice agem como asas e produzem força obedecendo ao princípio de Bernoulli e à 3ª lei de Newton, criando uma diferença de pressões entre ambas as superfícies das pás.
 

 História

Estima-se que a origem da hélice remonte aos tempos do Antigo Egipto mas sabe-se que na Antiga China as hélices já eram usadas para propulsionar embarcações. No século III a.C. o filósofo grego Arquimedes desenvolveu o Parafuso de Arquimedes com o objectivo de transportar água até à superfície e por volta de 1090 Cruzados Europeus encontraram moinhos de vento no médio oriente. Leonardo da Vinci desenhou planos para um helicóptero primitivo que fazia uso de uma hélice sólida, sem pás.

A primeira hélice montada num motor, foi instalada pelo engenheiro escocês James Watt em Birmingham na Inglaterra, que a usou no seu motor a vapor. A primeira hélice movida por um motor de combustão interna, foi instalada num pequeno barco (hoje conhecido como lancha) por Frederick William Lanchester também em Birmingham e foi testada em Oxford. No entanto a hélice só se tornou popular quando Isambard Kingdom Brunel decidiu aplica-la em vez de uma roda de água (paddle wheel em inglês) para mover o navio SS Great Britain.

A forma de aerofólio torcido nas hélices dos aviões modernos foi introduzida pelos irmãos Wright quando descobriram que o conhecimento que havia de hélices (sobretudo naval) era obtido por tentativa e erro e que ninguém sabia ao certo como funcionavam. Eles descobriram que uma hélice funciona como uma asa e usaram dados por eles conseguidos nas suas experiências com asas no túnel de vento. Também descobriram que o ângulo de ataque em relação ao movimento variava de ponto para ponto nas pás e portanto seria necessário introduzir nas pás da hélice uma curvatura, ou torção, ao longo da envergadura de cada pá. As suas pás de hélice originais são apenas menos 5% eficientes que as suas equivalentes actuais - cerca de um século depois.

Alberto Santos Dumont foi outro pioneiro, tendo projectado hélices antes dos irmãos Wright apesar de não serem tão eficientes. Ele aplicou o conhecimento adquirido de experiências com aeronaves para fazer uma hélice com veio de aço e pás de alumínio no seu biplanador 14 bis. Alguns dos seus projectos usam uma folha de alumínio dobrado como pás, criando um aerofólio. Estas tinham pouca curvatura e não tinham qualquer torção ao longo da envergadura, o que fez com que fossem menos eficientes que as dos irmãos Wright. Esta foi a primeira vez que o alumínio foi usado na construção de hélices.