馃敶馃殎 104. Introducci贸n al Helic贸ptero - Introduction to the Helicopter ✈️
Introducci贸n al helic贸ptero - Introduction to the Helicopter
Un helic贸ptero es una aeronave que se eleva y propulsa mediante uno o m谩s rotores horizontales, cada uno de los cuales consta de dos o m谩s palas. Los helic贸pteros se clasifican como aeronaves de rotor o de ala rotatoria para distinguirlos de las aeronaves de ala fija, ya que el helic贸ptero obtiene su fuente de sustentaci贸n de las palas del rotor que giran alrededor de un m谩stil.
La palabra "helic贸ptero" es una adaptaci贸n del franc茅s h茅licopt猫re, acu帽ado por Gustave de Ponton d'Am茅court en 1861. Est谩 relacionada con las palabras griegas helix/helikos ("espiral" o "giro") y pteron ("ala"). (Todo sobre Helic贸pteros)
Como aeronave, las principales ventajas del helic贸ptero se deben a las palas del rotor que giran en el aire, proporcionando elevaci贸n sin necesidad de que la aeronave se mueva hacia delante. Esta sustentaci贸n permite al helic贸ptero mantenerse en una zona y despegar y aterrizar verticalmente sin necesidad de pistas de aterrizaje.
Por esta raz贸n, los helic贸pteros se utilizan a menudo en zonas congestionadas o aisladas donde las aeronaves de ala fija no pueden despegar o aterrizar. (Todo sobre Helic贸pteros)
La turbina en el Helic贸ptero (su historia) - Turbine Age
En 1951, a instancias de sus contactos en el Departamento de Marina, Charles H. Kaman modific贸 su helic贸ptero K-225 con un nuevo tipo de motor, el motor turboeje. Esta adaptaci贸n del motor de turbina proporcionaba una gran cantidad de caballos de fuerza al helic贸ptero con una menor penalizaci贸n de peso que los motores de pist贸n, los pesados bloques de motor y los componentes auxiliares.
El 11 de diciembre de 1951, el K-225 se convirti贸 en el primer helic贸ptero con motor de turbina del mundo. Dos a帽os m谩s tarde, el 26 de marzo de 1954, un HTK-1 modificado de la Armada, otro helic贸ptero de Kaman, se convirti贸 en el primer helic贸ptero biturbina en volar. Sin embargo, fue el Sud Aviation Alouette II el que se convertir铆a en el primer helic贸ptero fabricado con motor de turbina. (Todo sobre Helic贸pteros)
Los helic贸pteros fiables y capaces de volar de forma estable se desarrollaron d茅cadas despu茅s que los aviones de ala fija. Esto se debe en gran medida a los requisitos de densidad de potencia de los motores, m谩s elevados que los de las aeronaves de ala fija. Las mejoras en los combustibles y los motores durante la primera mitad del siglo XX fueron factores decisivos en el desarrollo de los helic贸pteros.
La disponibilidad de motores ligeros de turboeje en la segunda mitad del siglo XX condujo al desarrollo de helic贸pteros m谩s grandes, m谩s r谩pidos y de mayor rendimiento. Aunque los helic贸pteros m谩s peque帽os y menos costosos siguen utilizando motores de pist贸n, los motores de turboeje son el sistema de propulsi贸n preferido para los helic贸pteros en la actualidad. (Todo sobre Helic贸pteros)
El motor de turbina tiene las siguientes ventajas sobre un motor rec铆proco (Todo sobre Helic贸pteros)
- Menos vibraciones
- Mayor rendimiento de la aeronave
- Fiabilidad
- Facilidad de funcionamiento
El pilotaje de un helic贸ptero requiere una formaci贸n adecuada, centrada y orientada a la seguridad. Tambi茅n requiere una atenci贸n continua a la m谩quina y al entorno operativo. El piloto debe trabajar en tres dimensiones y utilizar ambos brazos y ambas piernas constantemente para mantener el helic贸ptero en el estado deseado. La coordinaci贸n, la sincronizaci贸n y el toque de control se utilizan simult谩neamente cuando se vuela un helic贸ptero. (Todo sobre Helic贸pteros)
Aunque se desarrollaron y construyeron helic贸pteros durante el primer medio siglo de vuelo, algunos incluso alcanzaron una producci贸n limitada; no fue hasta 1942 cuando un helic贸ptero dise帽ado por Igor Sikorsky alcanz贸 la producci贸n a gran escala, con 131 aparatos construidos.
Aunque la mayor铆a de los dise帽os anteriores utilizaban m谩s de un rotor principal, fue el rotor principal 煤nico con una configuraci贸n de rotor de cola antitorque el que llegar铆a a ser reconocido mundialmente como el helic贸ptero. (Todo sobre Helic贸pteros)
Usabilidad del Helic贸ptero
Debido a las caracter铆sticas operativas 煤nicas del helic贸ptero su capacidad para despegar y aterrizar verticalmente, las propiedades de manejo de la aeronave en condiciones de baja velocidad ha sido elegido para realizar tareas que antes no eran posibles con otras aeronaves o que requer铆an demasiado tiempo o trabajo para llevarlas a cabo en tierra.
Hoy en d铆a, los helic贸pteros se utilizan para el transporte, la construcci贸n, la extinci贸n de incendios, la b煤squeda y el rescate, y una variedad de otros trabajos que requieren sus capacidades especiales. (Todo sobre Helic贸pteros)
Sistema del rotor - Rotor System
El sistema de rotores de un helic贸ptero es la parte giratoria de un helic贸ptero que genera sustentaci贸n. Un sistema de rotor puede estar montado horizontalmente, como los rotores principales, proporcionando elevaci贸n verticalmente; y puede estar montado verticalmente, como un rotor de cola, para proporcionar elevaci贸n horizontalmente como empuje para contrarrestar el efecto de par.
En el caso de los rotores basculantes, el rotor est谩 montado en una g贸ndola que gira en el borde del ala para hacer la transici贸n del rotor desde una posici贸n montada horizontalmente, proporcionando sustentaci贸n horizontal como empuje, a una posici贸n montada verticalmente proporcionando sustentaci贸n exactamente como un helic贸ptero. (Todo sobre Helic贸pteros)
El rotor est谩 formado por un m谩stil, un centro y las palas. El m谩stil es un eje met谩lico cil铆ndrico hueco que se extiende hacia arriba desde la transmisi贸n y es impulsado por 茅sta. En la parte superior del m谩stil se encuentra el punto de fijaci贸n de las palas del rotor, llamado centro. Las palas del rotor se fijan al centro por diferentes m茅todos.
Los sistemas de rotor principal se clasifican seg煤n la forma en que las palas del rotor principal se fijan y se mueven en relaci贸n con el centro del rotor principal. Hay tres clasificaciones b谩sicas: semirr铆gido, r铆gido o totalmente articulado, aunque algunos sistemas de rotor modernos utilizan una combinaci贸n de ingenier铆a de estos tipos. (Todo sobre Helic贸pteros)
Con un helic贸ptero de un solo rotor principal, se crea un efecto de torque cuando el motor hace girar el rotor. Este torque hace que el cuerpo del helic贸ptero gire en la direcci贸n opuesta a la del rotor. Para eliminar este efecto, se debe utilizar alg煤n tipo de control antitorque con un margen de potencia suficiente para permitir que el helic贸ptero mantenga su rumbo y evitar que la aeronave se mueva de forma inestable. Los tres mandos m谩s utilizados hoy en d铆a son el rotor de cola tradicional, el Fenestron (tambi茅n llamado fantail) y el NOTAR®. (Todo sobre Helic贸pteros)
Configuraciones de los rotores - Rotor Configurations
La mayor铆a de los helic贸pteros tienen un 煤nico rotor principal, pero necesitan un rotor separado para superar el torque motor, que es una fuerza de giro o torsi贸n. Esto se consigue mediante un rotor de paso variable y antitorque o rotor de cola. Este es el dise帽o que Igor Sikorsky eligi贸 para su helic贸ptero VS-300. Se ha convertido en la convenci贸n reconocida para el dise帽o de helic贸pteros, aunque los dise帽os var铆an.
Los dise帽os de los rotores principales de los helic贸pteros de diferentes fabricantes giran en una de las dos direcciones diferentes (en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario cuando se mira desde arriba). Esto puede hacer que los efectos aerodin谩micos sobre el rotor principal sean confusos entre los diferentes dise帽os, ya que los efectos pueden manifestarse en lados opuestos de cada aeronave.
Para mayor claridad, a lo largo de este manual, todos los ejemplos utilizan un sistema de rotor principal que gira en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se ve desde arriba. (Todo sobre Helic贸pteros)
Para mayor claridad, a lo largo de este manual, todos los ejemplos utilizan un sistema de rotor principal que gira en sentido contrario a las agujas del reloj cuando se ve desde arriba. (Todo sobre Helic贸pteros)
Rotor t谩ndem
Los helic贸pteros de rotor t谩ndem (a veces denominados de doble rotor) tienen dos grandes conjuntos de rotores horizontales, en lugar de un conjunto principal y un rotor de cola m谩s peque帽o. [Los helic贸pteros de un solo rotor necesitan un rotor de cola para neutralizar el momento de torsi贸n producido por el 煤nico rotor grande.
Los helic贸pteros de rotor t谩ndem, sin embargo, utilizan rotores contrarrotantes, cada uno de los cuales anula el torque del otro. Las palas de los rotores contrarrotantes no chocan ni se destruyen entre s铆 si se flexionan en la trayectoria del otro rotor. Esta configuraci贸n tiene la ventaja de poder sostener m谩s peso con palas m谩s cortas, ya que hay dos juegos de palas.
Adem谩s, toda la potencia de los motores puede utilizarse para la elevaci贸n, mientras que un helic贸ptero de un solo rotor debe utilizar parte de la potencia para contrarrestar el torque del rotor principal. Por ello, los helic贸pteros t谩ndem son algunas de las aeronaves con sistema de rotor m谩s potentes y r谩pidas. (Todo sobre Helic贸pteros)
Rotores coaxiales - Coaxial Rotors
Los rotores coaxiales son un torque de rotores que giran en direcciones opuestas, pero montados en un m谩stil, con el mismo eje de rotaci贸n, uno encima del otro. Esta configuraci贸n es una caracter铆stica destacada de los helic贸pteros producidos por la oficina rusa de dise帽o de helic贸pteros Kamov. (Todo sobre Helic贸pteros)
Rotores intermedios - Intermeshing Rotors
Los rotores intermedios de un helic贸ptero son un conjunto de dos rotores que giran en direcciones opuestas, con cada m谩stil del rotor montado en el helic贸ptero con un ligero 谩ngulo con respecto al otro, de modo que las palas se entrecruzan sin chocar Esta disposici贸n permite que el helic贸ptero funcione sin necesidad de un rotor de cola. Tiene una gran estabilidad y una potente capacidad de elevaci贸n.
Esta configuraci贸n se denomina a veces sincrotr贸n. La disposici贸n se desarroll贸 en Alemania para un peque帽o helic贸ptero de guerra antisubmarina, el Flettner Fl 282 Kolibri. Durante la Guerra Fr铆a, la empresa estadounidense Kaman Aircraft fabric贸 el HH-43 Huskie, destinado a la lucha contra incendios de la USAF. El 煤ltimo modelo Kaman K-MAX es un dise帽o de gr煤a de cielo dedicado a los trabajos de construcci贸n. (Todo sobre Helic贸pteros)
Rotor de cola - Tail Rotor
El rotor de cola es un rotor m谩s peque帽o montado verticalmente o casi verticalmente en la cola de un helic贸ptero tradicional de un solo rotor. El rotor de cola empuja o tira de la cola para contrarrestar el torque motor. El sistema de accionamiento del rotor de cola consiste en un eje de transmisi贸n alimentado desde la transmisi贸n principal y una caja de cambios montada en el extremo del brazo de cola.
El eje de transmisi贸n puede consistir en un eje largo o en una serie de ejes m谩s cortos conectados en ambos extremos con acoplamientos flexibles. Los acoplamientos flexibles permiten que el eje de transmisi贸n se flexione con la pluma de cola. (Todo sobre Helic贸pteros)
La caja de engranajes situada en el extremo del brazo de cola proporciona un accionamiento en 谩ngulo para el rotor de cola y tambi茅n puede incluir un engranaje para ajustar la salida a la velocidad de rotaci贸n 贸ptima, normalmente medida en revoluciones por minuto (rpm) para el rotor de cola.
En algunos helic贸pteros de mayor tama帽o, se utilizan cajas de engranajes intermedias para angular el eje de accionamiento del rotor de cola desde la pluma de cola o cono de cola hasta la parte superior del pil贸n del rotor de cola, que tambi茅n sirve como perfil aerodin谩mico de estabilizaci贸n vertical para aliviar la necesidad de potencia del rotor de cola en el vuelo de avance.
El pil贸n (o aleta vertical) tambi茅n puede proporcionar un antitorque limitado dentro de ciertos rangos de velocidad del aire si el rotor de cola o los controles de vuelo del rotor de cola fallan. (Todo sobre Helic贸pteros)
Control de vuelo - Controlling Flight
Un helic贸ptero tiene cuatro controles de vuelo principales:
- C铆clico
- Colectivo
- Pedales antitorque
- Acelerador
C铆clico - Cyclic
El mando c铆clico suele estar situado entre las piernas del piloto y se denomina com煤nmente "stick c铆clico" o simplemente "c铆clico". En la mayor铆a de los helic贸pteros, el c铆clico es similar a un joystick; sin embargo, los helic贸pteros Robinson tienen sistemas de control c铆clico de barra en T 煤nicos. Algunos helic贸pteros tienen mandos c铆clicos que descienden a la cabina desde arriba, mientras que otros utilizan mandos c铆clicos laterales. (Todo sobre Helic贸pteros)
El mando se llama c铆clico porque puede variar el paso de las palas del rotor a lo largo de cada revoluci贸n del sistema del rotor principal (es decir, a trav茅s de cada ciclo de rotaci贸n) para desarrollar una elevaci贸n (empuje) desigual. El resultado es la inclinaci贸n del disco del rotor en una direcci贸n determinada, lo que hace que el helic贸ptero se mueva en esa direcci贸n.
Si el piloto empuja el c铆clico hacia delante, el disco del rotor se inclina hacia delante, y el rotor produce un empuje en la direcci贸n de avance. Si el piloto empuja el c铆clico hacia un lado, el disco del rotor se inclina hacia ese lado y produce un empuje en esa direcci贸n, haciendo que el helic贸ptero se desplace lateralmente. (Todo sobre Helic贸pteros)
Colectivo - Collective
El control de cabeceo colectivo, o colectivo, est谩 situado en el lado izquierdo del asiento del piloto con un control de fricci贸n variable seleccionado por el piloto para evitar movimientos involuntarios. El colectivo cambia el 谩ngulo de paso de todas las palas del rotor principal de forma colectiva (es decir, todas al mismo tiempo) e independientemente de sus posiciones.
Por lo tanto, si se realiza una entrada colectiva, todas las palas cambian por igual, aumentando o disminuyendo la sustentaci贸n o el empuje total, con el resultado de que el helic贸ptero aumenta o disminuye su altitud o velocidad aerodin谩mica. (Todo sobre Helic贸pteros)
Pedales antitorque - Antitorque Pedals
Los pedales antirretorno (antitorque) est谩n situados en la misma posici贸n que los pedales del tim贸n en un avi贸n de ala fija y sirven para un prop贸sito similar, a saber, controlar la direcci贸n hacia la que apunta la nariz del avi贸n.
La aplicaci贸n del pedal en una direcci贸n determinada cambia el paso de las palas del rotor de cola, aumentando o reduciendo el empuje producido por el rotor de cola, lo que hace que la nariz se desv铆e en la direcci贸n del pedal aplicado. Los pedales cambian mec谩nicamente el paso del rotor de cola, alterando la cantidad de empuje producido. (Todo sobre Helic贸pteros)
Acelerador - Throttle
Los rotores de los helic贸pteros est谩n dise帽ados para funcionar a unas revoluciones espec铆ficas. El acelerador controla la potencia producida por el motor, que est谩 conectado al rotor mediante una transmisi贸n. El prop贸sito del acelerador es mantener la suficiente potencia del motor para mantener las rpm del rotor dentro de los l铆mites permitidos para producir suficiente sustentaci贸n para el vuelo.
En los helic贸pteros monomotores, si est谩n equipados para ello, el control del acelerador suele ser una empu帽adura giratoria montada en el mando colectivo, pero tambi茅n puede ser un mecanismo de palanca en los sistemas totalmente gobernados. Los helic贸pteros multimotor suelen tener una palanca de potencia o un interruptor de modo para cada motor. (Todo sobre Helic贸pteros)
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Fuente: La informaci贸n (texto e im谩genes)
utilizado para este art铆culo est谩 basado en el manual de la FAA (Helicopter Flying
Handbook - FAA-H-8083-21B) y manuales de instrucci贸n de
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