Se você tivesse duas das mesmas hélices uma em cima da outra indo no mesmo RPM, com algum espaço entre eles, o empuxo seria o dobro de uma única hélice no mesmo RPM?
Se não, que fatores afetam isso?
As hélices estão empurrando no chão pelo caminho.
Pelo menos na escala pequena / modelo, a resposta é não. Há uma perda significativa de eficiência devido às hélices empilhadas não receberem o mesmo ar limpo que receberiam se estivessem separadas horizontalmente.
Isso é demonstrado experimentalmente em um vídeo do Youtube por rctestflight que compara a produção de eficiência / empuxo de três configurações de hélice diferentes que compartilham o mesmo tipo de hélice e tipo de motor:
Para citar Daniel do rctestflight em seu vídeo:
Qualquer sobreposição de prop é significativa na perda de eficiência. Os motores tradicionais lado a lado são 25% mais eficientes do que os coaxiais e 8,4% mais eficientes do que os suportes sobrepostos.
Para mim, perder 25% da eficiência não vale o fator de forma pequeno e maior facilidade de transporte que um sistema coaxial produz.
TLDR: O impulso não dobraria. Você pode chegar perto, mas não será fácil.
Existem muitos fatores que afetam isso, mas, em minha experiência, a distância entre os suportes domina.
Certa vez, construí um push- puxe o avião RC e tenha quase 180% do empuxo de um único prop. A configuração é semelhante ao Dornier Do335:
Dornier Do335
Então você pode chegar bem perto do dobro. Mas olhe a distância entre os suportes. Isso é pelo menos 5 vezes a largura da hélice.
Também tentei construir uma unidade EDF de dois motores coaxiais. O resultado foi que obtive, na melhor das hipóteses, cerca de 106% de empuxo - isso mesmo, o segundo motor usa o dobro da potência, mas adiciona apenas 6% de empuxo adicional.
Também tentei configurações coaxiais fora de um sistema de dutos e obteve cerca de 120% de empuxo. Portanto, um segundo motor tem o dobro da potência, mas adiciona 20% de empuxo. Isso foi bom porque na época eu estava dependendo da rotação coaxial para contrabalançar o torque.
Mas tudo isso é anedótico de minha experiência pessoal. Eu queria encontrar alguma pesquisa sobre isso e descobri que alguém da Rutgers University já fez os experimentos: https://rucore.libraries.rutgers.edu/rutgers-lib/55491/
Citarei as conclusões relevantes:
Com um passo de 4,4 polegadas, segundo, terceiro e quarto rotores contrarotados produziu 71%, 53% e 41% do empuxo do primeiro rotor, respectivamente. Com um passo de 4,4 polegadas, o segundo, terceiro e quarto rotores co-rotativos produziram 61%, 42% e 40% do empuxo do primeiro rotor, respectivamente. Isso confirmou que os rotores coaxiais em contra-rotação geram mais empuxo do que os rotores coaxiais em co-rotação, recuperando efetivamente a energia colocada no redemoinho da esteira da hélice principal. Com um passo de 10 polegadas, o segundo, terceiro e quarto rotores co-rotativos produziram 97% , 67% e 54% do empuxo do primeiro rotor, respectivamente. Isso demonstrou que as hélices a jusante são capazes de gerar mais empuxo ao operar em passos mais altos. As perdas de empuxo das hélices a jusante não precisam ser tão altas quanto normalmente são.
Observe que eles conseguiram quase o dobro do empuxo de uma única hélice: 197%. Mas para que isso funcionasse, a segunda hélice precisava ter um passo muito mais alto do que a primeira.
Mas observe que na seção do relatório sobre medições de empuxo (página 46), o autor observou com cautela:
Embora um sistema multirotor possa se beneficiar muito de arranjos coaxiais, alguns podem ser um exercício de futilidade.
Se você realmente quer saber se o seu A ideia funcionaria, sugiro construir um gabarito de teste e medir o empuxo. Use o artigo de Rutgers como um guia para ajustar a configuração (por exemplo: fazer o segundo adereço ter um passo mais alto)