miniatura|300x300px|El Wright Flyer, un avió "pusher" dissenyat el 1903 En enginyeria aeronàutica i naval, la configuració d'empenta és el terme que s'utilitza per descriure un sistema de transmissió d'aeronaus o embarcacions amb dispositius de propulsió després del motor o motors. Això contrasta amb la configuració de tractor més convencional, que els situa al davant.
Tot i que el terme s'aplica més habitualment a les aeronaus, l'exemple d'hèlix més omnipresent és un motor forabord comú per a una petita embarcació.
La «configuració d'empenta» descriu el dispositiu d'empenta específic (hèlix o ventilador amb conductes) connectat a una embarcació, ja siguin aerostats (dirigible) o aerodins (avions, aerolliscadors, paramotors, helicòpters) o altres tipus com ara aerolliscadors, aerolliscadors i motos de neu amb hèlix.
Història miniatura|Planòfor de 1871 El "Planòfor" propulsat per goma, dissenyat per Alphonse Pénaud el 1871, va ser un dels primers avions models d'èxit amb una hèlix propulsora. miniatura|Un Farman MF.11, mostrant la configuració clàssica de Farman amb el motor entre les botes de cua Molts dels primers avions (especialment biplans) eren "impulsors", incloent-hi el Wright Flyer (1903), el Santos-Dumont 14-bis (1906), el Voisin-Farman I (1907) i el Curtiss Model D utilitzat per Eugene Ely per al primer aterratge d'un vaixell el 18 de gener de 1911. El propulsor Farman III d' Henri Farman i els seus successors van ser tan influents a Gran Bretanya que els propulsors en general van ser coneguts com el "tipus Farman". Altres configuracions primerenques de propulsors eren variacions sobre aquest tema. miniatura|Buhl A-1 Autogiro, el primer autogir d'empenta miniatura|El Convair B-36 posterior a la Segona Guerra Mundial era inusual per la seva mida, època, nombre de motors i combinava propulsió d'hèlix i de reacció, amb sis motors de pistó radial i quatre de reacció. El clàssic propulsor "Farman" tenia l'hèlix "muntada (just) darrere de la superfície de sustentació principal" amb el motor fixat a l'ala inferior o entre les ales, immediatament davant de l'hèlix en un fuselatge de molla (que també contenia el pilot) anomenat góndola. La principal dificultat amb aquest tipus de disseny d'impulsor era la fixació de la cua (empenatge). Aquesta havia d'estar a la mateixa ubicació general que en un avió tractor, però la seva estructura de suport havia d'evitar l'hèlix.
Els primers exemples de propulsors es basaven en un canard, però això tenia greus implicacions aerodinàmiques que els primers dissenyadors no van poder resoldre. Normalment, el muntatge de la cua es feia amb una complexa estructura de filferro que creava molta resistència. Molt abans de l'inici de la Primera Guerra Mundial, aquesta resistència es reconeixia com un dels factors que garantirien que un propulsor d'estil Farman tingués un rendiment inferior a un tipus de tractor similar.
L'exèrcit dels Estats Units va prohibir els avions de propulsió a finals de 1914 després que diversos pilots morissin en accidents d'avions d'aquest tipus, de manera que, a partir de 1912 aproximadament, la gran majoria dels nous dissenys d'avions terrestres nord-americans eren biplans tractors, i els avions de propulsió de tot tipus es van considerar antiquats a banda i banda de l'Atlàntic. No obstant això, es van continuar dissenyant nous dissenys d'avions de propulsió fins a l'armistici, com el Vickers Vampire, tot i que pocs van entrar en servei després de 1916.
Tanmateix, almenys fins a finals de 1916, els avions de propulsió (com el caça Airco DH.2) encara eren preferits com a avions portadors d'artilleria pel Royal Flying Corps britànic, perquè es podia utilitzar un canó de foc frontal sense ser obstruït per l'arc de l'hèlix. Amb la introducció amb èxit del mecanisme de Fokker per sincronitzar el tret d'una metralladora amb les pales d'una hèlix en moviment, seguida ràpidament per l'adopció generalitzada d'engranatges de sincronització per part de tots els combatents el 1916 i el 1917, la configuració del tractor es va convertir en la preferida gairebé universalment, i els avions de propulsió es van reduir a la petita minoria de nous dissenys d'avions que tenien una raó específica per utilitzar la disposició.
Tant els britànics com els francesos van continuar utilitzant bombarders amb configuració de propulsió, tot i que no hi va haver una preferència clara entre ells fins al 1917. Aquests avions incloïen (a part dels productes de l'empresa Farman) els bombarders Voisin (3.200 construïts), el Vickers FB5 "Gunbus" i el Royal Aircraft Factory FE2; no obstant això, fins i tot aquests van ser destinats a funcions d'entrenament abans de desaparèixer completament. Possiblement, l'últim caça que va utilitzar la configuració de propulsió Farman va ser el caça amb canó Vickers Type 161 COW de 1931.
Durant el llarg eclipsi de la configuració, l'ús d'hèlixs d'empenta va continuar en avions que van obtenir un petit benefici de la instal·lació i es podrien haver construït com a tractors. Els hidroavions biplà durant un temps sovint havien estat equipats amb motors situats per sobre del fuselatge per oferir la màxima distància lliure de l'aigua, sovint accionant hèlixs d'empenta per evitar els ruixats i els perills que implicava mantenint-les ben allunyades de la cabina. El Supermarine Walrus va ser un exemple tardà d'aquesta disposició. miniatura|Típic de molts UAV, el General Atomics MQ-9 Reaper té una hèlix a l'extrem de la cua. L'anomenat disseny push/pull, que combina les configuracions de tractor i pusher, és a dir, amb una o més hèlixs mirant cap endavant i una o més altres mirant cap enrere, va ser una altra idea que es continua utilitzant de tant en tant com a mitjà per reduir els efectes asimètrics d'una fallada d'un motor forabord, com en el Farman F.222, però a costa d'una eficiència molt reduïda de les hèlixs posteriors, que sovint eren més petites i, com a resultat, estaven connectades a motors de menor potència.
A finals de la dècada de 1930, l'adopció generalitzada de la construcció d'avions amb pell tensada totalment metàl·lica va significar, almenys en teoria, que es van reduir les penalitzacions aerodinàmiques que havien limitat el rendiment dels propulsors (i, de fet, qualsevol disseny no convencional); tanmateix, qualsevol millora que augmenti el rendiment dels propulsors també augmenta el rendiment dels avions convencionals, i van seguir sent una raresa en el servei operatiu, de manera que la bretxa es va reduir però es va tancar completament. miniatura|NAL Saras, amb empenyidors muntats en càpsules a banda i banda del fuselatge posterior Durant la Segona Guerra Mundial, la majoria de les principals potències van dur a terme experiments amb caces de propulsió. Hi va haver dificultats, en particular que un pilot que havia de sortir d'un avió de propulsió podia travessar l'arc de l'hèlix. Això significava que, de tots els tipus afectats, només el relativament convencional SAAB 21 suec de 1943 va entrar en producció en sèrie. Altres problemes relacionats amb l'aerodinàmica dels dissenys canard, que s'havien utilitzat a la majoria dels avions de propulsió, van resultar més difícils de resoldre. Un dels primers seients ejectables del món va ser (per força) dissenyat per a aquest avió, que més tard va reaparèixer amb un motor de reacció.
L'avió d'empenta més gran que va volar va ser el Convair B-36 "Peacemaker" de 1946, que també va ser el bombarder més gran mai operat pels Estats Units. Tenia sis 3,800 CV (2.800 Motors radials Pratt & Whitney Wasp Major de 28 cilindres muntats a l'ala, cadascun accionant una hèlix d'empenta situada darrere de la vora posterior de l'ala, a més de quatre motors de reacció. miniatura|Aero Dynamics Sparrow Hawk II Tot i que la gran majoria d'avions amb hèlix continuen utilitzant una configuració de tractor, en els darrers anys hi ha hagut un renaixement de l'interès en els dissenys de propulsió: en avions lleugers de construcció casolana com els dissenys canard de Burt Rutan des del 1975, ultralleugers com el Quad City Challenger (1983), ales flexibles, paramotors, paracaigudes motoritzats i autogirs. La configuració també s'utilitza sovint per a vehicles aeris no tripulats, a causa dels requisits d'un fuselatge davanter lliure de qualsevol interferència del motor.
L' Aero Dynamics Sparrow Hawk va ser un altre avió de construcció casolana construït principalment a la dècada de 1990.
Configuracions miniatura|Gallaudet D-4 amb hèlix d'empenta girant al voltant del fuselatge posterior Els dirigibles són el tipus d'avió d'empenta més antic, i es remunten al dirigible pioner del francès Henri Giffard el 1852.
Els avions d'empenta s'han construït en moltes configuracions diferents. En la gran majoria dels avions d'ala fixa, l'hèlix o hèlixs encara es troben just darrere de la vora posterior de la "superfície de sustentació principal", o sota l'ala (paramotors), amb el motor situat darrere de la posició de la tripulació.
L'hèlix pot estar per davant de la cua: dins del marc (Farman III), en línia amb el fuselatge (RFB Fantrainer), entre les plomes de cua (Cessna Skymaster), per sobre del fuselatge a l'ala (Quad City Challenger), a la góndola o a la càpsula axial (Lake Buccaneer), o coaxialment al voltant del fuselatge posterior (Gallaudet D-4). L'hèlix pot estar situada darrere de la cua vertical, sota la cua horitzontal (empenta Prescott). Els motors i les hèlixs poden estar situats a les ales (Piaggio P.180 Avanti) o a les càpsules laterals (Embraer/FMA CBA 123 Vector).
miniatura|Rhein Flugzeugbau RW 3 Multoplan amb hèlix entre el timó i l'aleta El motor pot estar enterrat en una ubicació remota davantera, accionant l'hèlix mitjançant un eix de transmissió o una corretja:
L'hèlix pot estar situada davant de la cua, darrere de l'ala (Eipper Quicksilver) o dins de la fuselaje (Rhein Flugzeugbau RW 3 Multoplan). L'hèlix pot estar situada dins de la cua, ja sigui en forma de creu o en un ventilador conductat (Marvelette). L'hèlix pot estar situada a la part posterior, darrere d'una cua convencional (Bede BD-5). L'hèlix pot estar situada per sobre del fuselatge, com en molts hidroavions petits (com el Lake Buccaneer).
miniatura|Progenitor d'un gran nombre de "canard pushers", l'experimental Miles M.35 Libellula tenia el motor a la part posterior del fuselatge. En els dissenys canard, una ala més petita es situa davant de l'ala principal de l'avió. Aquesta classe utilitza principalment una transmissió directa, o bé una hèlix axial d'un sol motor, o bé dos motors amb una disposició simètrica, o una disposició en línia (push-pull) com el Rutan Voyager. miniatura|Empenjador sense cua Lippisch Delta 1 En avions sense cua com el Lippisch Delta 1 i el Westland-Hill Pterodactyl tipus I i IV, els estabilitzadors horitzontals a la part posterior de l'avió són absents. Les ales voladores com el Northrop YB-35 són avions sense cua sense un fuselatge diferenciat. En aquestes instal·lacions, els motors estan muntats en góndoles o al fuselatge en avions sense cua, o enterrats a l'ala en ales voladores, impulsant hèlixs darrere de la vora posterior de l'ala, sovint mitjançant un eix d'extensió.
Gairebé sense excepció, els avions d'ales flexibles, els paramotors i els paracaigudes motoritzats utilitzen una configuració d'empenta. miniatura|Bombarder Voisin III, el disseny de propulsió més nombrós, amb 3200 construïts Altres embarcacions amb configuracions d'empenta circulen per superfícies planes, terra, aigua, neu o gel. L'empenta és proporcionada per hèlixs i ventiladors canalitzats, situats a la part posterior del vehicle. Aquests inclouen:
Aerolliscador, elevat per un coixí d'aire, com ara l'SR.N6 de 58 passatgers. Hidròlisis, embarcacions de fons pla que planegen sobre l'aigua. Aerosledges, també coneguts com a aerosleigh, trineu impulsat per hèlix o moto de neu impulsada per hèlix.
Referències
Categoria:Aerodinàmica