馃敶馃殎 107. Helic贸ptero: Flujo de Aire y Reacciones en el Disco del Rotor - Airflow and Reactions in the Rotor Disk ✈️
Helic贸ptero: Flujo de aire y reacciones en el disco del rotor - Airflow and Reactions in the Rotor Disk
Viento relativo - Relative Wind
El conocimiento del viento relativo es esencial para la comprensi贸n de la aerodin谩mica y su aplicaci贸n pr谩ctica en vuelo para el piloto. El viento relativo es el flujo de aire relativo a un perfil aerodin谩mico. El movimiento de un perfil a茅reo a trav茅s del aire crea el viento relativo. El viento relativo se mueve en una direcci贸n paralela pero opuesta al movimiento del perfil aerodin谩mico. (Todo sobre Helic贸pteros)
El viento que pasa por una pala del rotor tiene dos partes:
- La parte horizontal - Horizontal part: causada por el giro de las palas y el movimiento del helic贸ptero en el aire.
- Parte vertical - • Vertical part: causada por el aire que es forzado a bajar a trav茅s de las palas del rotor m谩s cualquier movimiento del aire relativo a las palas causado por el ascenso o descenso del helic贸ptero. (Todo sobre Helic贸pteros)
Viento relativo de rotaci贸n (plano de la trayectoria de la punta) - Rotational Relative Wind (Tip-Path Plane)
La rotaci贸n de las palas del rotor al girar alrededor del m谩stil produce viento relativo rotacional (plano de la trayectoria de la punta). El t茅rmino rotacional se refiere al m茅todo de producci贸n del viento relativo.
El viento relativo rotacional fluye en direcci贸n opuesta a la trayectoria f铆sica del perfil a茅reo, golpeando la pala a 90° del borde de ataque y en paralelo al plano de rotaci贸n; y cambia constantemente de direcci贸n durante la rotaci贸n. La velocidad del viento relativo de rotaci贸n es m谩xima en las puntas de las palas y disminuye uniformemente hasta llegar a cero en el eje de rotaci贸n (centro del m谩stil). (Todo sobre Helic贸pteros)
Viento relativo resultante - Resultant Relative Wind
El viento relativo resultante en un vuelo estacionario es el viento relativo de rotaci贸n modificado por el flujo inducido. Este est谩 inclinado hacia abajo en alg煤n 谩ngulo y opuesto a la trayectoria de vuelo efectiva del avi贸n, en lugar de la trayectoria de vuelo f铆sica (viento relativo rotacional).
El viento relativo resultante tambi茅n sirve como plano de referencia para el desarrollo de los vectores de sustentaci贸n, resistencia y fuerza aerodin谩mica total (TAF) en el perfil aerodin谩mico. Cuando el helic贸ptero tiene movimiento horizontal, la velocidad del aire modifica a煤n m谩s el viento relativo resultante. (Todo sobre Helic贸pteros)
La componente de velocidad del viento relativo es el resultado del movimiento del helic贸ptero en el aire. Esta componente de velocidad del aire se a帽ade o se resta del viento relativo de rotaci贸n dependiendo de si la pala est谩 avanzando o retrocediendo en relaci贸n con el movimiento del helic贸ptero.
La introducci贸n del viento relativo de velocidad del aire tambi茅n modifica el flujo inducido. En general, la velocidad descendente del flujo inducido se reduce. El patr贸n de circulaci贸n del aire a trav茅s del disco cambia cuando la aeronave tiene un movimiento horizontal. (Todo sobre Helic贸pteros)
A medida que el helic贸ptero gana velocidad aerodin谩mica, la adici贸n de velocidad hacia delante provoca una disminuci贸n de la velocidad del flujo inducido. Este cambio hace que se produzca una mayor eficiencia (elevaci贸n adicional) a partir de un determinado ajuste de paso de pala. (Todo sobre Helic贸pteros)
Flujo inducido (Downwash) - Induced Flow
Con el paso de pala plano, el aire sale del borde de salida de la pala del rotor en la misma direcci贸n en la que se desplaz贸 por el borde de ataque; no se produce sustentaci贸n ni flujo inducido.
A medida que se incrementa el 谩ngulo de inclinaci贸n de las palas, el disco del rotor induce un flujo descendente de aire a trav茅s de las palas del rotor, creando una componente descendente de aire que se a帽ade al viento relativo de rotaci贸n. Como las palas se mueven horizontalmente, parte del aire se desplaza hacia abajo. (Todo sobre Helic贸pteros)
Las palas recorren el mismo camino y pasan por un punto determinado en r谩pida sucesi贸n. La acci贸n de las palas del rotor cambia el aire quieto por una columna de aire descendente.
Por lo tanto, cada pala tiene un AOA disminuido debido al downwash. Este flujo de aire descendente se denomina flujo inducido (downwash). Es m谩s pronunciado en el vuelo estacionario en condiciones de ausencia de viento. (Todo sobre Helic贸pteros)
Efecto suelo (IGE) - In Ground Effect (IGE)
El efecto suelo es el aumento de la eficiencia del disco del rotor causado por la interferencia del flujo de aire cuando est谩 cerca del suelo. La presi贸n o densidad del aire se incrementa, lo que act煤a para disminuir la velocidad descendente del aire.
El efecto suelo permite que el viento relativo sea m谩s horizontal, que el vector de sustentaci贸n sea m谩s vertical y que se reduzca la resistencia inducida. Estas condiciones permiten que el disco del rotor sea m谩s eficiente. El m谩ximo efecto suelo se consigue cuando se planea sobre superficies lisas y duras. (Todo sobre Helic贸pteros)
Cuando se vuela sobre superficies como hierba alta, 谩rboles, arbustos, terreno irregular y agua, el efecto suelo m谩ximo se reduce. La eficiencia del rotor se incrementa por el efecto suelo hasta una altura de aproximadamente un di谩metro del rotor (medido desde el suelo hasta el disco del rotor) para la mayor铆a de los helic贸pteros.
Dado que las velocidades del flujo inducido disminuyen, el AOA aumenta, lo que requiere un 谩ngulo de paso de las palas reducido y una reducci贸n de la resistencia inducida. Esto reduce la potencia requerida para el vuelo IGE. (Todo sobre Helic贸pteros)
Fuera del efecto suelo (OGE) - Out of Ground Effect (OGE)
La ventaja de situar el helic贸ptero cerca del suelo se pierde por encima de la altitud IGE. Por encima de esta altitud, la potencia requerida para planear permanece casi constante, dadas condiciones similares (como el viento).
La velocidad del flujo inducido se incrementa, lo que resulta en una disminuci贸n del AOA y de la sustentaci贸n. En las circunstancias adecuadas, este flujo descendente puede llegar a ser tan localizado que el helic贸ptero y el aire localmente perturbado se hundir谩n a velocidades alarmantes. (Todo sobre Helic贸pteros)
Este efecto se denomina estado de anillo de v贸rtice (anteriormente referido como asentamiento con potencia). Se requiere un mayor 谩ngulo de inclinaci贸n de las palas para mantener el mismo AOA que en el vuelo estacionario IGE.
El aumento del 谩ngulo de cabeceo tambi茅n crea m谩s resistencia. Este mayor 谩ngulo de inclinaci贸n y la resistencia requieren m谩s potencia para el vuelo OGE que el IGE. (Todo sobre Helic贸pteros)
脕ngulos de las palas del rotor - Rotor Blade Angles
Hay dos 谩ngulos que permiten a un disco de rotor producir la sustentaci贸n necesaria para que un helic贸ptero vuele: el 谩ngulo de incidencia y el 谩ngulo de ataque. (Todo sobre Helic贸pteros)
脕ngulo de incidencia - Angle of Incidence
El 谩ngulo de incidencia es el 谩ngulo entre la l铆nea de cuerda de una pala del rotor principal o de cola y su disco de rotor. Es un 谩ngulo mec谩nico m谩s que un 谩ngulo aerodin谩mico y a veces se denomina 谩ngulo de paso de la pala. En ausencia de flujo inducido, el AOA y el 谩ngulo de incidencia son iguales.
Cuando el flujo inducido, el flujo ascendente (afluencia) o la velocidad del aire modifican el viento relativo, el AOA es diferente del 谩ngulo de incidencia. La entrada colectiva y el feathering c铆clico modifican el 谩ngulo de incidencia.
Un cambio en el 谩ngulo de incidencia modifica el AOA, lo que cambia el coeficiente de sustentaci贸n, modificando as铆 la sustentaci贸n producida por el perfil a茅reo. (Todo sobre Helic贸pteros)
脕ngulo de ataque - Angle of Attack
El AOA es el 谩ngulo entre la l铆nea de cuerda del perfil y el viento relativo resultante. Es un 谩ngulo aerodin谩mico y no es f谩cil de medir. Puede cambiar sin que cambie el 谩ngulo de inclinaci贸n de la pala (谩ngulo de incidencia, ya comentado). (Todo sobre Helic贸pteros)
Cuando el AOA se incrementa, el aire que fluye sobre el perfil a茅reo se desv铆a a una mayor distancia, lo que resulta en un aumento de la velocidad del aire y m谩s sustentaci贸n. A medida que aumenta el AOA, se hace m谩s dif铆cil que el aire fluya suavemente a trav茅s de la parte superior del perfil.
En este punto, el flujo de aire comienza a separarse del perfil aerodin谩mico y entra en un patr贸n burbujeante o turbulento. (Todo sobre Helic贸pteros)
La turbulencia provoca un gran aumento de la resistencia y una p茅rdida de sustentaci贸n en la zona en la que se produce. Al aumentar el AOA se incrementa la sustentaci贸n hasta que se alcanza el 谩ngulo de ataque cr铆tico.
Cualquier aumento del AOA m谩s all谩 de este punto produce una p茅rdida y una r谩pida disminuci贸n de la sustentaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Varios factores pueden cambiar el AOA de las palas del rotor. El piloto tiene poco control directo sobre el AOA, excepto indirectamente a trav茅s de la entrada de control de vuelo. Los cambios colectivos y c铆clicos ayudan a realizar estos cambios.
El feathering es la rotaci贸n de la pala alrededor de su eje longitudinal mediante entradas colectivas/ciclicas que causan cambios en el 谩ngulo de inclinaci贸n de la pala. (Todo sobre Helic贸pteros)
El feathering colectivo cambia el 谩ngulo de incidencia por igual y en la misma direcci贸n en todas las palas del rotor simult谩neamente. Esta acci贸n modifica el AOA, lo que cambia el coeficiente de sustentaci贸n (CL), y afecta a la sustentaci贸n global del disco del rotor. (Todo sobre Helic贸pteros)
El feathering c铆clico cambia el AOA de las palas de forma diferencial alrededor del disco del rotor y crea una sustentaci贸n diferencial. Los aviadores utilizan el feathering c铆clico para controlar la actitud del disco del rotor.
Es el medio para controlar la inclinaci贸n hacia atr谩s del rotor (blowback) causada por la acci贸n de flaps y (junto con el flap) contrarrestar la disimetr铆a de la sustentaci贸n (discutida en el cap铆tulo 3). El aleteo c铆clico hace que la actitud del disco del rotor cambie, pero no cambia la cantidad de sustentaci贸n neta que produce el disco del rotor. (Todo sobre Helic贸pteros)
La mayor铆a de los cambios en el AOA provienen del cambio en la velocidad aerodin谩mica y la tasa de ascenso o descenso; otros, como el flap, se producen autom谩ticamente debido al dise帽o del sistema del rotor. El flapping es el movimiento ascendente y descendente de las palas del rotor sobre una bisagra en un sistema de rotor totalmente articulado.
Un sistema semirr铆gido no tiene bisagra, sino que flaps como una unidad. Un sistema de rotor r铆gido no tiene bisagras verticales ni horizontales, por lo que las palas no pueden aletear ni arrastrar, pero s铆 pueden flexionarse. (Todo sobre Helic贸pteros)
Al flexionarse, las propias palas compensan las fuerzas que antes requer铆an las bisagras r铆gidas. Se produce en respuesta a los cambios de sustentaci贸n debidos a los cambios de velocidad o al aleteo c铆clico. No se producen flaps cuando el plano de inclinaci贸n es perpendicular al m谩stil.
La acci贸n de flaps sola, o junto con el emplumado c铆clico, controla la disimetr铆a de la sustentaci贸n. El flap es el principal medio para compensar la disimetr铆a de la sustentaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Los pilotos ajustan el AOA mediante la manipulaci贸n normal del 谩ngulo de cabeceo de las palas. Si se aumenta el 谩ngulo de cabeceo, aumenta el AOA; si se reduce el 谩ngulo de cabeceo, se reduce el AOA. (Todo sobre Helic贸pteros)
Vuelo con motor - Powered Flight
En el vuelo con motor (en vuelo estacionario, vertical, hacia delante, hacia los lados o hacia atr谩s), las fuerzas totales de sustentaci贸n y empuje de un rotor son perpendiculares al disco del rotor. (Todo sobre Helic贸pteros)
Vuelo en suspensi贸n - Hovering Flight
El vuelo estacionario es la parte m谩s dif铆cil de volar un helic贸ptero. Esto se debe a que un helic贸ptero genera su propia r谩faga de aire mientras est谩 en vuelo estacionario, que act煤a contra el fuselaje y las superficies de control de vuelo.
El resultado final es que el piloto tiene que hacer constantes entradas de control y correcciones para mantener el helic贸ptero donde debe estar. A pesar de la complejidad de la tarea, las entradas de control en un vuelo estacionario son sencillas. (Todo sobre Helic贸pteros)
El c铆clico se utiliza para eliminar la deriva en el plano horizontal, controlando el movimiento o desplazamiento hacia delante, hacia atr谩s, hacia la derecha y hacia la izquierda. El acelerador, si no est谩 controlado por el regulador, se utiliza para controlar las revoluciones por minuto (rpm).
El colectivo se utiliza para mantener la altitud. Los pedales se utilizan para controlar la direcci贸n del morro o el rumbo. Es la interacci贸n de estos controles lo que dificulta el vuelo estacionario, ya que un ajuste en cualquiera de los controles requiere un ajuste de los otros dos, creando un ciclo de correcci贸n constante. (Todo sobre Helic贸pteros)
Durante el vuelo estacionario, el helic贸ptero mantiene una posici贸n constante sobre un punto seleccionado, normalmente a unos pocos pies del suelo.
La capacidad del helic贸ptero para flotar proviene tanto del componente de sustentaci贸n, que es la fuerza desarrollada por el rotor o los rotores principales para vencer la gravedad y el peso de la aeronave, como del componente de empuje, que act煤a horizontalmente para acelerar o desacelerar el helic贸ptero en la direcci贸n deseada. (Todo sobre Helic贸pteros)
Los pilotos dirigen el empuje del disco del rotor utilizando la c铆clica para girar el plano del disco del rotor con respecto al horizonte. Lo hacen para inducir el desplazamiento o compensar el viento y mantener una posici贸n.
En un vuelo estacionario sin viento, todas las fuerzas opuestas (sustentaci贸n, empuje, resistencia y peso) est谩n en equilibrio; son iguales y opuestas. Por lo tanto, la sustentaci贸n y el peso son iguales, lo que hace que el helic贸ptero permanezca en una posici贸n estacionaria. (Todo sobre Helic贸pteros)
Durante el vuelo estacionario, la cantidad de empuje del rotor principal puede ajustarse para mantener la altura de vuelo estacionario deseada.
Esto se hace cambiando el 谩ngulo de incidencia (moviendo el colectivo) de las palas del rotor, y por tanto su AOA. Al cambiar el AOA cambia la resistencia de las palas del rotor, y la potencia suministrada por el motor debe cambiar tambi茅n para mantener la velocidad del rotor constante. (Todo sobre Helic贸pteros)
El peso que debe soportar es el peso total del helic贸ptero y sus ocupantes. Si la cantidad de sustentaci贸n es mayor que el peso real, el helic贸ptero acelera hacia arriba hasta que la fuerza de sustentaci贸n es igual al peso del helic贸ptero; si la sustentaci贸n es menor que el peso, el helic贸ptero acelera hacia abajo. (Todo sobre Helic贸pteros)
La resistencia de un helic贸ptero en suspensi贸n es principalmente la resistencia inducida que se produce mientras las palas producen la sustentaci贸n.
Sin embargo, hay algo de resistencia de perfil en las palas mientras giran en el aire y una peque帽a cantidad de resistencia par谩sita de las superficies del helic贸ptero que no producen sustentaci贸n, como el centro del rotor, los cap贸s y el tren de aterrizaje. En el resto de esta discusi贸n, el t茅rmino "resistencia" incluye la resistencia inducida, de perfil y par谩sita. (Todo sobre Helic贸pteros)
Una consecuencia importante de la producci贸n de empuje es el torque motor. Como se ha comentado anteriormente, la tercera ley de Newton establece que para cada acci贸n hay una reacci贸n igual y opuesta. Por lo tanto, cuando el motor hace girar el disco del rotor principal en sentido contrario a las agujas del reloj, el fuselaje del helic贸ptero quiere girar en el sentido de las agujas del reloj.
La cantidad de torque est谩 directamente relacionada con la cantidad de potencia del motor que se utiliza para hacer girar el disco del rotor principal. A medida que cambia la potencia, cambia el torque motor. (Todo sobre Helic贸pteros)
Para contrarrestar esta tendencia de giro inducida por el torque, la mayor铆a de los dise帽os de helic贸pteros incorporan un rotor antitorque o rotor de cola. El piloto puede variar la cantidad de empuje producido por el rotor de cola en relaci贸n con la cantidad de torque producido por el motor.
A medida que el motor suministra m谩s potencia al rotor principal, el rotor de cola debe producir m谩s empuje para superar el efecto de torque aumentado. Este cambio de control se realiza mediante el uso de pedales antitorque. (Todo sobre Helic贸pteros)
Tendencia de traslaci贸n (deriva) - Translating Tendency (Drift)
Durante el vuelo estacionario, un helic贸ptero de un solo rotor principal tiende a moverse en la direcci贸n del empuje del rotor de cola. Este movimiento lateral (o hacia los lados) se denomina tendencia de traslaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Para contrarrestar esta tendencia, se pueden utilizar una o m谩s de las siguientes caracter铆sticas. Todos los ejemplos son para un disco del rotor principal que gira en sentido contrario a las agujas del reloj. (Todo sobre Helic贸pteros)
- La transmisi贸n principal est谩 montada en un ligero 谩ngulo hacia la izquierda (cuando se ve desde atr谩s) de modo que el m谩stil del rotor tiene una inclinaci贸n incorporada para oponerse al empuje del rotor de cola. (Todo sobre Helic贸pteros)
- Los mandos de vuelo pueden estar preparados para que el disco del rotor se incline ligeramente hacia la izquierda cuando el c铆clico est茅 centrado. Sea cual sea el m茅todo utilizado, el plano de la trayectoria de la punta se inclina ligeramente hacia la izquierda en el vuelo estacionario. (Todo sobre Helic贸pteros)
- Si la transmisi贸n se monta de forma que el eje del rotor est茅 vertical con respecto al fuselaje, el helic贸ptero "cuelga" hacia la izquierda en el hover. (Lo contrario ocurre con los discos del rotor que giran en el sentido de las agujas del reloj cuando se ven desde arriba). (Todo sobre Helic贸pteros)
- El fuselaje del helic贸ptero tambi茅n se inclinar谩 cuando el rotor de cola est茅 por debajo del disco del rotor principal y suministre empuje antitorque. La inclinaci贸n del fuselaje se debe al equilibrio imperfecto del empuje del rotor de cola frente al torque del rotor principal en el mismo plano.
El helic贸ptero se inclina debido a dos fuerzas distintas, la inclinaci贸n del disco del rotor principal para neutralizar la tendencia de traslaci贸n y el empuje inferior del rotor de cola por debajo del plano de la acci贸n del torque. (Todo sobre Helic贸pteros)
- En vuelo de avance, el rotor de cola sigue empujando hacia la derecha, y el helic贸ptero forma un peque帽o 谩ngulo con el viento cuando los rotores est谩n nivelados y la bola de deslizamiento est谩 en el centro. Esto se llama deslizamiento lateral inherente.
En algunos helic贸pteros de mayor tama帽o, la aleta vertical o el estabilizador se dise帽an a menudo con el rotor de cola montado sobre ellos para corregir este deslizamiento lateral y eliminar parte de la inclinaci贸n en el planeo. (Todo sobre Helic贸pteros)
(Al montar el rotor de cola sobre la aleta vertical o el pil贸n, el antitorque est谩 m谩s en l铆nea o m谩s cerca del plano horizontal de torsi贸n, lo que resulta en una menor inclinaci贸n del fuselaje (o del cuerpo) por parte del rotor de cola).
Adem谩s, tener el rotor de cola m谩s alto del suelo reduce el riesgo de que los objetos entren en contacto con las palas, pero a costa de un mayor peso y complejidad. (Todo sobre Helic贸pteros)
Acci贸n pendular - Pendular Action
Como el fuselaje del helic贸ptero, con un solo rotor principal, est谩 suspendido de un solo punto y tiene una masa considerable, es libre de oscilar longitudinal o lateralmente de la misma manera que un p茅ndulo. Esta acci贸n pendular puede exagerarse si se controla en exceso; por lo tanto, los movimientos de control deben ser suaves y no exagerados. (Todo sobre Helic贸pteros)
El estabilizador horizontal ayuda a nivelar el helic贸ptero en vuelo hacia delante. Sin embargo, en vuelo hacia atr谩s, el estabilizador horizontal puede presionar la cola hacia abajo, resultando en un golpe de cola si el helic贸ptero se mueve hacia atr谩s en el viento.
Normalmente, con el helic贸ptero en su mayor parte hacia el viento, el estabilizador horizontal experimenta menos componente de viento en contra cuando el helic贸ptero comienza a viajar hacia atr谩s (viento en contra). (Todo sobre Helic贸pteros)
Cuando la velocidad de vuelo hacia atr谩s es igual a la velocidad del viento, entonces el helic贸ptero est谩 simplemente planeando en una condici贸n sin viento. Sin embargo, el vuelo hacia atr谩s en el viento requiere un cuidado considerable y precauci贸n para evitar golpes de cola. (Todo sobre Helic贸pteros)
Es importante se帽alar que hay una diferencia en la cantidad de acci贸n pendular entre un sistema semirr铆gido y un sistema totalmente articulado. Debido a la conexi贸n dura (offset) de este 煤ltimo, la fuerza centr铆fuga que tira de las palas se transfiere al fuselaje, y 茅ste tiende a seguir la actitud del rotor.
El sistema semirr铆gido es un verdadero p茅ndulo, con el empuje necesario para crear un momento alrededor del CG del fuselaje que permita el control del mismo. Esto entra en juego m谩s adelante, cuando se discute el choque del m谩stil. (Todo sobre Helic贸pteros)
Coning
Para que un helic贸ptero genere sustentaci贸n, las palas del rotor deben estar girando. La rotaci贸n del disco del rotor impulsa las palas en el aire, creando una componente de viento relativo sin tener que mover el fuselaje a trav茅s del aire como ocurre con un avi贸n o un planeador.
Dependiendo del movimiento de las palas y del fuselaje del helic贸ptero, hay muchos factores que hacen variar la direcci贸n relativa del viento. (Todo sobre Helic贸pteros)
La rotaci贸n del disco del rotor crea una fuerza centr铆fuga (inercia), que tiende a tirar de las palas en l铆nea recta hacia fuera del centro del rotor principal: cuanto m谩s r谩pida es la rotaci贸n, mayor es la fuerza centr铆fuga, cuanto m谩s lenta es la rotaci贸n, menor es la fuerza centr铆fuga.
Esta fuerza da a las palas del rotor su rigidez y, a su vez, la fuerza para soportar el peso del helic贸ptero. La fuerza centr铆fuga m谩xima generada viene determinada por el n煤mero m谩ximo de revoluciones por minuto (rpm) del rotor en funcionamiento. (Todo sobre Helic贸pteros)
Al aumentar la sustentaci贸n de las palas (en un despegue, por ejemplo), act煤an dos fuerzas principales al mismo tiempo: la fuerza centr铆fuga que act煤a hacia fuera y la sustentaci贸n que act煤a hacia arriba.
El resultado de estas dos fuerzas es que las palas adoptan una trayectoria c贸nica en lugar de permanecer en el plano perpendicular al m谩stil. Esto puede verse en cualquier helic贸ptero cuando despega; el disco del rotor pasa de ser plano a tener una ligera forma c贸nica. (Todo sobre Helic贸pteros)
Si se permite que las revoluciones del rotor sean demasiado bajas (por debajo de las revoluciones m铆nimas de encendido del rotor, por ejemplo), la fuerza centr铆fuga se reduce y el 谩ngulo de conicidad se hace mucho mayor.
En otras palabras, si las rpm disminuyen demasiado, en alg煤n momento las palas del rotor se doblan sin posibilidad de recuperaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Efecto Coriolis (Ley de conservaci贸n del momento angular) - Coriolis Effect (Law of Conservation of Angular Momentum)
El efecto Coriolis tambi茅n se conoce como ley de conservaci贸n del momento angular. Establece que el valor del momento angular de un cuerpo en rotaci贸n no cambia a menos que se aplique una fuerza externa. En otras palabras, un cuerpo en rotaci贸n sigue girando con la misma velocidad de rotaci贸n hasta que se aplique alguna fuerza externa que cambie la velocidad de rotaci贸n.
El momento angular es el momento de inercia (masa por distancia al centro de rotaci贸n al cuadrado) multiplicado por la velocidad de rotaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Los cambios en la velocidad angular, conocidos como aceleraci贸n y desaceleraci贸n angular, tienen lugar cuando la masa de un cuerpo en rotaci贸n se acerca o se aleja del eje de rotaci贸n. La velocidad de la masa en rotaci贸n var铆a proporcionalmente con el cuadrado del radio. (Todo sobre Helic贸pteros)
Un excelente ejemplo de este principio en acci贸n es un patinador art铆stico que realiza un giro sobre patines de hielo. El patinador comienza la rotaci贸n sobre un pie, con la otra pierna y ambos brazos extendidos. La rotaci贸n del cuerpo del patinador es relativamente lenta.
Cuando el patinador lleva ambos brazos y una pierna hacia dentro, el momento de inercia (masa por radio al cuadrado) se hace mucho m谩s peque帽o y el cuerpo gira casi m谩s r谩pido de lo que el ojo puede seguir. Como el momento angular debe, por ley de la naturaleza, permanecer igual (sin aplicar ninguna fuerza externa), la velocidad angular debe aumentar. (Todo sobre Helic贸pteros)
La pala del rotor que gira alrededor del centro del rotor posee un momento angular. A medida que el rotor comienza a conificarse debido a las maniobras de carga G, el di谩metro del disco del rotor se reduce.
Debido a la conservaci贸n del momento angular, las palas aumentan la velocidad aunque las puntas de las palas tienen una distancia m谩s corta que recorrer debido a la reducci贸n del di谩metro del disco. (Todo sobre Helic贸pteros)
Esta acci贸n da lugar a un aumento de las rpm del rotor que provoca un ligero aumento de la sustentaci贸n. La mayor铆a de los pilotos detienen este aumento de rpm con un aumento del paso colectivo.
Este aumento de la sustentaci贸n de las rpm de las palas se ve anulado en cierta medida por el 谩rea de disco ligeramente menor a medida que las palas se conifican hacia arriba. (Todo sobre Helic贸pteros)
Precesi贸n girosc贸pica - Gyroscopic Precession
El rotor principal giratorio de un helic贸ptero act煤a como un giroscopio. Como tal, tiene las propiedades de la acci贸n girosc贸pica, una de las cuales es la precesi贸n. La precesi贸n girosc贸pica es la acci贸n resultante o la desviaci贸n de un objeto que gira cuando se aplica una fuerza a este objeto.
Esta acci贸n se produce aproximadamente a 90° en la direcci贸n de rotaci贸n desde el punto en que se aplica la fuerza (o 90° m谩s tarde en el ciclo de rotaci贸n). (Todo sobre Helic贸pteros)
Examine un disco rotor de dos palas para ver c贸mo la precesi贸n girosc贸pica afecta al movimiento del plano de la trayectoria de la punta. El movimiento del control de paso c铆clico aumenta el 谩ngulo de incidencia de una de las palas del rotor con el resultado de que se aplica una mayor fuerza de elevaci贸n en ese punto del plano de rotaci贸n.
Este mismo movimiento de control disminuye simult谩neamente el 谩ngulo de incidencia de la otra pala en la misma medida, disminuyendo as铆 la fuerza de elevaci贸n aplicada en ese punto del plano de rotaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
La pala con el 谩ngulo de incidencia aumentado tiende a aletear hacia arriba; la pala con el 谩ngulo de incidencia disminuido tiende a aletear hacia abajo.
Debido a que el disco del rotor act煤a como un giroscopio, las palas alcanzan la m谩xima deflexi贸n en un punto aproximadamente 90° m谩s adelante en el plano de rotaci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
El 谩ngulo de incidencia de las palas que retroceden aumenta, y el 谩ngulo de incidencia de las palas que avanzan disminuye, lo que da lugar a una inclinaci贸n hacia delante del plano de la trayectoria de la punta, ya que la deflexi贸n m谩xima tiene lugar 90° m谩s tarde cuando las palas est谩n en la parte trasera y delantera, respectivamente.
En un disco de rotor que utiliza tres o m谩s palas, el movimiento del control de paso c铆clico cambia el 谩ngulo de incidencia de cada pala una cantidad adecuada para que el resultado final sea el mismo. (Todo sobre Helic贸pteros)
Vuelo vertical - Vertical Flight
El vuelo estacionario es en realidad un elemento del vuelo vertical. El aumento del 谩ngulo de incidencia de las palas del rotor (cabeceo - pitch) manteniendo su velocidad de rotaci贸n constante genera una sustentaci贸n adicional y el helic贸ptero asciende. (Todo sobre Helic贸pteros)
La disminuci贸n del cabeceo hace que el helic贸ptero descienda. En condiciones de ausencia de viento en las que la sustentaci贸n y el empuje son menores que el peso y la resistencia, el helic贸ptero desciende verticalmente. Si la sustentaci贸n y el empuje son mayores que el peso y la resistencia, el helic贸ptero asciende verticalmente. (Todo sobre Helic贸pteros)
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