Eliche che passione!

Sommario

Gioia e dolori dei nostri motori, giusto per fare anche un po' di rima.
Per quello che ho visto sui campi di volo in tutte le parti del mondo o, per essere più modesti e realistici, in Italia, Francia, Inghilterra e Stati Uniti, (e perdonate se e' poco), almeno la meta' degli aeromodellisti attivi ha idee non molto chiare su quale elica e' più adatta per il complesso Modello/Motore che ha per le mani.
Quando hanno comprato il motore hanno comprato anche un'elica o due, ma senza istruzione adeguata in merito. Se si ha la pazienza di leggere le istruzioni contenute nelle scatole dei motori si dovrebbe avere una certa panoramica della situazione, ma non sempre si ha tempo o voglia; inoltre spesso il rodaggio non viene effettuato al banco, approfittando dell'occasione per conoscere meglio il motore, e cosi' ci si ritrova sul campo col motore che va così così, col modello che non sale, o va troppo veloce, o troppo piano, e chi più ne ha più ne metta.

Già che ci siamo, partiamo dall'inizio: cos'è un'elica? Come la si identifica?

L'elica e' quell'oggetto che, fatto girare velocemente (in senso orario, guardando il modello da dietro) dal motore, produce una spinta verso l'avanti che fa muovere il nostro modello: questa spinta viene ottenuta dalle pale che si muovono nell'aria e funzionano come due piccole ali. In effetti, se esaminiamo da vicino la sezione della pala dell'elica, ritroviamo un profilo che va da un piano-convesso tipo Clark Y, per intenderci, ad un concavo convesso.
Le eliche possono essere costruite di vari materiali, dal più tradizionale Legno, purtroppo in via di estinzione, alla più banale Plastica, alla Fibra di Nylon, Fibra di Vetro o addirittura Fibra di Carbonio.
Le marche più conosciute sono le americane APC e Master Airsrew; in Europa sono molto popolari le Graupner e le Robbe, ed un tempo in Italia andavano per la maggiore le Supersonic dell'Aviomodelli.
L'elica e' caratterizzata da 3 numeri, che individuano il Diametro, il Passo ed dal numero delle pale.
Nelle normali applicazioni troviamo delle eliche Bi-Pala; in alcuni modelli dalle prestazioni particolari possiamo trovare delle Eliche Monopala (modelli a Volo Libero a Motore a Scoppio ed ad Elastico), e nei maxi-modelli o nelle riproduzioni possiamo trovare delle Eliche Tri- e Quadri-pala.

Parlando di normali eliche Bi-pala, sentiamo spesso dire che "...un 40 monta una 10x6...": cosa vuol dire tutto ciò?
Intanto il "40" si riferisce alla cilindrata del motore espresso all'Americana, e cioe' in centesimi di pollice cubo; la denominazione precisa è ".40cu.in.", e dato che la relazione tra Pollici Cubi ( cu.in. ) e Centimetri Cubi ( cc ) e' la seguente:
1 cu. in. = 16,387 cc ovvero 1 cc = 0,061 cu. in. , il .61 ( o "60", come si dice ) è un 10 cc, ed il nuovo BigMig .061 della Norvel è un gioiellino da 1 cc.

Con questi numeri potete fare tutti i calcoli che volete ma tra poco, per comodità, vi darò una Tabella con i valori più comuni in cc e cu. in..
Torniamo alle eliche:

il primo numero si riferisce al Diametro, in questo caso espresso in Pollici; dato che un Pollice e' uguale a 2,54 cm., la nostra elica ha un Diametro di 25 cm circa.

Il secondo numero si riferisce al Passo, che e' il tratto ideale percorso dall'elica 'avvitandosi" nell'aria durante un giro completo: nel nostro caso il percorso e' di 6 Pollici, cioe' di circa 15 cm. Nel Sistema Metrico Decimale, quindi, l'elica in questione si chiama 25x15, e spesso sulle eliche sono riportate entrambe le denominazioni.

Prima di procedere oltre, eccovi la Tabella di Conversione promessa:

Cu. in.	cc
0.049	0,80
0.061	1,00
0.09	1,50
0.10	1,64
0.12	2,00
0.15	2,50
0.19	3,15
0.21	3,44
0.25	4,10
0.29	4,76
0.32	5,25

Cu. in.	cc
0.36	5,90
0.40	6,56
0.45	7,38
0.46	7,54
0.53	8,69
0.58	9,51
0.61	10,00
0.65	10,65
0.75	12,29
0.80	13,11
0,90	14,75

Penso che basti, ne ho scritti anche troppi!
Ritorniamo alle nostre Eliche: conoscendo la cilindrata del motore, come scegliamo la nostra elica?
Il costruttore del motore, se leggeta attentamente le istruzioni, da' una dimensione di elica da usare durante il rodaggio, ed un campo di numeri di riferimento per le eliche da montare sui modelli. Non a caso ho parlato all'inizio di "...complesso Modello/Motore...", perché a seconda del modello che vogliamo portare in volo l'elica può cambiare, ed anche di molto, pur a parità di motore.
Facciamo un esempio concreto: abbiamo a disposizione un O.S. FP .25 (cioè un 4 cc, per intenderci nel S.M.D.), un Piper Cub di 150cm di Apertura Alare, pesante un paio di chili, grosse ruote, controventature alari, ed un Pylon Racer di circa 100cm di Apertura Alare, pesante 1,2 chili, con ruote lamellari e motore completamente carenato.
Le caratteristiche di resistenza dei due modelli, e le previste caratteristiche di volo sono diametralmente opposte: dal Piper ci aspettiamo un volo lento e maestoso, e dobbiamo inoltre sollevare da terra circa due chili di peso; la velocità massima non ci interessa, anzi.... Il Pylon, di converso, è fatto per andare veloce, ed il suo peso e le sue linee filanti sono li' a dimostrarlo; inoltre il tipo di gara prevede una partenza da terra, la pista è spesso in asfalto, e quindi non è un problema se il modello è un po' lento in accelerazione ed impiega un po' a portarsi alla velocità di decollo.
Useremo quindi un'Elica con un Grande Diametro e Passo Ridotto per il Piper, ed invece un'elica di Piccolo Diametro e Grande Passo per il Racer, sempre naturalmente rimanendo nell'ambito delle eliche suggerite dal costruttore del motore. Nel nostro caso, e leggo dal foglio della O.S., da 8x6 a 10x4, con 9x5 suggerita per Rodaggio ed attività normale: sul Piper monteremo una 10x4, e sul Pylon la 8x6. Semplice, no?

Cosa succede se sbagliamo? Nel nostro caso, con una 8x6 potremmo decollare a stento con il Piper, e vederlo comportarsi in modo marginale per tutta la durata del volo, perdendo molta velocità in virata; di converso il Pylon, con la 10x4, avrebbe una partenza bruciante ma andrebbe molto piano!

Vi do' ora una Tabella di Riepilogo con le dimensioni tipiche di Eliche in funzione delle cilindrate più comuni: sono dati ricavati dalle istruzioni dei costruttori di motori e dalla mia esperienza personale.

Cilindrata (cc/cu.in.)	Rodaggio	Mod. Lento	Mod. Veloce
0.80-1,00/.049-.61	15x8	15x8	13x10
1,50 / .09	18x8	20x8	18x10/15x12
2,50 / .15	18x10	20x10	18x12/15x12
3,50 / .21	23x10	25x10	23x12/18x15
4,10 / .25	23x12	28x10	20x15/23x15
7,38 / .45	28x10	30x10	25x15/25x18

Muovendovi in questi ambiti non potrete sbagliare, e non correrete il rischio ne' di rompere i modello ne' di sciupare il motore, facendolo girare troppo forte con un'elica troppo piccola, o surriscaldandolo facendolo girare con un'elica troppo grossa.
Un ultimo esempio, tratto dalla mia personale recente esperienza: la scorsa estate (1998) ho volato con soddisfazione con un modello di 140cm. di Apertura Alare, modello di un modello, chiamato Astro-Hog Jr., su cui avevo infine montato un Thunder Tiger GP-42. Il peso del modello era di circa 1.750gr., il carico alare nell'intorno dei 55gr/dmq. "Su di un 40 si monta una 10x6" - si dice in generale, e cosi' ho fatto all'inizio; il motore faceva 12.200 giri, il modello andava molto bene, piuttosto veloce e con discrete prestazioni in verticale. Considerando che 40 anni fa quel modello volava MOLTO più piano, ho cercato di diminuire la velocità massima e migliorare il "verticale" con una 11x4; il risultato e' stato interessante, ma se a terra leggevo ancora 12.200 giri, in volo orizzontale il motore girava molto più veloce, dando l'impressione di far "cavitare" l'elica, perdendo quindi in efficienza. Una 11x5, girando a terra ad 11.500 giri, ha veramente ottimizzato il complesso Modello/Motore, dandomi un realistica velocità massima e prestazioni verticali all'infinito!

A proposito di eliche che girano veloci, ricordiamoci che, anche se può sembrare impossibile, i nostri motori possono far girare le eliche così velocemente da far raggiungere alle estremità delle velocità vicine a quella del suono, creando problemi di rumore, di resistenza aerodinamica ed addirittura di resistenza strutturale (le pale possono "dipartirsi" dal mozzo, con evidenti problemi di pericolosità!).
La ditta GRAUPNER, senz'altro una delle più grandi ma anche delle più serie nel settore dell'aeromodellismo, allega ad ogni elica un foglietto di istruzioni dove è riportata una formuletta, un "algoritmo" come si dice in gergo tecnico, per calcolare il numero massimo di giri sopportabile senza problemi da ciascuna elica.

Diametro	Giri Max
6"/15cm	22.900
7"/18cm	19.100
8"/20cm	17.200
9"/23cm	15.000
10"/25cm	13.800
11"/28cm	12.300
12"/30cm	11.500
14"/35cm	9.800
16"/40cm	8.600
18"/45cm	7.600

Vi risparmio la formula, ma vi do' direttamente i giri da non superare per i vari diametri:
I limiti sono costituiti da numeri piuttosto elevati, ma non irraggiungibili dai motori più moderni e corsaioli: state quindi attenti a non esagerare!
Ricordatevi infine che la potenza del vostro motore è data dalla coppia che è in grado di sviluppare ad un certo numero di giri, moltiplicata per quel numero di giri.
Nei nostri motori la coppia massima si verifica in genere tra i 7.000 ed i 9.000 giri al minuto, per poi cominciare a decrescere, sempre più rapidamente.
E' chiaro quindi che la potenza (coppia x numero giri) continuerà ad aumentare con i giri fintanto che questi saranno in grado di compensare la diminuzione della coppia; si raggiungerà pero' un punto oltre il quale anche la potenza comincerà a scendere, e si sarà quindi raggiunta la potenza massima. Credo di aver già detto altrove, ma ripeterlo non guasta, che la Potenza pubblicizzata dai costruttori di motori può servire a noi come riferimento, ma non e' in genere quella su cui potremo contare quando andremo in volo: la potenza massima si ottiene in genere ad un regime troppo elevato ai fini pratici, intorno ai 15.000/17.000 giri, e quindi non si raggiunge mai con modelli normali.

Spendiamo a questo punto due (o più) parole in favore dei motori a 4 tempi: se e' vero che costano un sacco di soldi, e sono un po' più delicati dei 2 Tempi, d'altra parte hanno un suono estremamente accattivante, sono spesso più LEGGERI dei 2T se si pesa anche il silenziatore e dispongono di una potenza massima quasi completamente utilizzabile!
Infatti i 4 tempi girano tranquillamente intorno agli 11.000 giri al minuto, utilizzando eliche adatte ai nostri modelli Sport ed Acrobatici, ed anche il dato di potenza che si legge in giro è rilevato più o meno intorno a quel valore; in questo caso quindi possiamo veramente ottenere quello che c'è scritto sulle istruzioni.
La potenza quindi ricavabile praticamente da un moderno 4 Tempi non è molto dissimile da quella di un 2 Tempi di pari cilindrata: se volete sincerarvene non occorrono strumenti complicati, basta un Contagiri, le eliche giuste ed un po' di pazienza.
Prendete delle eliche compatibili con il vostro motore a 4 Tempi, per un 40, ad esempio, suggerisco una 11x4, una 11x5 ed una 11x6; montatele sull'O.S. FS .40 Surpass e sul vostro .40 preferito.
Secondo i miei calcoli non dovreste trovare differenze apprezzabili, senz'altro inferiori ai 1000 giri, probabilmente inferiori ai 500 giri con la 11x6.
Se le cose vanno diversamente avvertitemi, e ditemi la marca del vostro .40: e' veramente una BELVA!

Articolo a cura dell' Ing. G.Fascione
Presidente del Club Aeromodellistico Aliveio

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