Introducción al helicóptero - Introduction to the Helicopter
Un helicóptero es una aeronave que se eleva y propulsa mediante uno o más rotores horizontales, cada uno de los cuales consta de dos o más palas. Los helicópteros se clasifican como aeronaves de rotor o de ala rotatoria para distinguirlos de las aeronaves de ala fija, ya que el helicóptero obtiene su fuente de sustentación de las palas del rotor que giran alrededor de un mástil.
La palabra "helicóptero" es una adaptación del francés hélicoptère, acuñado por Gustave de Ponton d'Amécourt en 1861. Está relacionada con las palabras griegas helix/helikos ("espiral" o "giro") y pteron ("ala"). (Todo sobre Helicópteros)
Como aeronave, las principales ventajas del helicóptero se deben a las palas del rotor que giran en el aire, proporcionando elevación sin necesidad de que la aeronave se mueva hacia delante. Esta sustentación permite al helicóptero mantenerse en una zona y despegar y aterrizar verticalmente sin necesidad de pistas de aterrizaje.
Por esta razón, los helicópteros se utilizan a menudo en zonas congestionadas o aisladas donde las aeronaves de ala fija no pueden despegar o aterrizar. (Todo sobre Helicópteros)
La turbina en el Helicóptero - Turbine Age
En 1951, a instancias de sus contactos en el Departamento de Marina, Charles H. Kaman modificó su helicóptero K-225 con un nuevo tipo de motor, el motor turboeje. Esta adaptación del motor de turbina proporcionaba una gran cantidad de caballos de fuerza al helicóptero con una menor penalización de peso que los motores de pistón, los pesados bloques de motor y los componentes auxiliares.
El 11 de diciembre de 1951, el K-225 se convirtió en el primer helicóptero con motor de turbina del mundo. Dos años más tarde, el 26 de marzo de 1954, un HTK-1 modificado de la Armada, otro helicóptero de Kaman, se convirtió en el primer helicóptero biturbina en volar. Sin embargo, fue el Sud Aviation Alouette II el que se convertiría en el primer helicóptero fabricado con motor de turbina. (Todo sobre Helicópteros)
Los helicópteros fiables y capaces de volar de forma estable se desarrollaron décadas después que los aviones de ala fija. Esto se debe en gran medida a los requisitos de densidad de potencia de los motores, más 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 helicópteros.
La disponibilidad de motores ligeros de turboeje en la segunda mitad del siglo XX condujo al desarrollo de helicópteros más grandes, más rápidos y de mayor rendimiento. Aunque los helicópteros más pequeños y menos costosos siguen utilizando motores de pistón, los motores de turboeje son el sistema de propulsión preferido para los helicópteros en la actualidad. (Todo sobre Helicópteros)
El motor de turbina tiene las siguientes ventajas sobre un motor recíproco (Todo sobre Helicópteros)
- Menos vibraciones
- Mayor rendimiento de la aeronave
- Fiabilidad
- Facilidad de funcionamiento
El pilotaje de un helicóptero requiere una formación adecuada, centrada y orientada a la seguridad. También requiere una atención continua a la máquina y al entorno operativo. El piloto debe trabajar en tres dimensiones y utilizar ambos brazos y ambas piernas constantemente para mantener el helicóptero en el estado deseado. La coordinación, la sincronización y el toque de control se utilizan simultáneamente cuando se vuela un helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
Aunque se desarrollaron y construyeron helicópteros durante el primer medio siglo de vuelo, algunos incluso alcanzaron una producción limitada; no fue hasta 1942 cuando un helicóptero diseñado por Igor Sikorsky alcanzó la producción a gran escala, con 131 aparatos construidos.
Aunque la mayoría de los diseños anteriores utilizaban más de un rotor principal, fue el rotor principal único con una configuración de rotor de cola antitorque el que llegaría a ser reconocido mundialmente como el helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
Usabilidad del Helicóptero
Debido a las características operativas únicas del helicóptero 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 requerían demasiado tiempo o trabajo para llevarlas a cabo en tierra.
Hoy en día, los helicópteros se utilizan para el transporte, la construcción, la extinción de incendios, la búsqueda y el rescate, y una variedad de otros trabajos que requieren sus capacidades especiales. (Todo sobre Helicópteros)
Sistema del rotor - Rotor System
El sistema de rotores de un helicóptero es la parte giratoria de un helicóptero que genera sustentación. Un sistema de rotor puede estar montado horizontalmente, como los rotores principales, proporcionando elevación verticalmente; y puede estar montado verticalmente, como un rotor de cola, para proporcionar elevación horizontalmente como empuje para contrarrestar el efecto de par.
En el caso de los rotores basculantes, el rotor está montado en una góndola que gira en el borde del ala para hacer la transición del rotor desde una posición montada horizontalmente, proporcionando sustentación horizontal como empuje, a una posición montada verticalmente proporcionando sustentación exactamente como un helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)
El rotor está formado por un mástil, un centro y las palas. El mástil es un eje metálico cilíndrico hueco que se extiende hacia arriba desde la transmisión y es impulsado por ésta. En la parte superior del mástil se encuentra el punto de fijación de las palas del rotor, llamado centro. Las palas del rotor se fijan al centro por diferentes métodos.
Los sistemas de rotor principal se clasifican según la forma en que las palas del rotor principal se fijan y se mueven en relación con el centro del rotor principal. Hay tres clasificaciones básicas: semirrígido, rígido o totalmente articulado, aunque algunos sistemas de rotor modernos utilizan una combinación de ingeniería de estos tipos. (Todo sobre Helicópteros)
Con un helicóptero 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 helicóptero gire en la dirección opuesta a la del rotor. Para eliminar este efecto, se debe utilizar algún tipo de control antitorque con un margen de potencia suficiente para permitir que el helicóptero mantenga su rumbo y evitar que la aeronave se mueva de forma inestable. Los tres mandos más utilizados hoy en día son el rotor de cola tradicional, el Fenestron (también llamado fantail) y el NOTAR®. (Todo sobre Helicópteros)
Configuraciones de los rotores - Rotor Configurations
La mayoría de los helicópteros tienen un único rotor principal, pero necesitan un rotor separado para superar el torque motor, que es una fuerza de giro o torsión. Esto se consigue mediante un rotor de paso variable y antitorque o rotor de cola. Este es el diseño que Igor Sikorsky eligió para su helicóptero VS-300. Se ha convertido en la convención reconocida para el diseño de helicópteros, aunque los diseños varían.
Los diseños de los rotores principales de los helicópteros 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 aerodinámicos sobre el rotor principal sean confusos entre los diferentes diseños, 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 Helicópteros)
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 Helicópteros)
Rotor tándem
Los helicópteros de rotor tándem (a veces denominados de doble rotor) tienen dos grandes conjuntos de rotores horizontales, en lugar de un conjunto principal y un rotor de cola más pequeño. [Los helicópteros de un solo rotor necesitan un rotor de cola para neutralizar el momento de torsión producido por el único rotor grande.
Los helicópteros de rotor tándem, 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 sí si se flexionan en la trayectoria del otro rotor. Esta configuración tiene la ventaja de poder sostener más peso con palas más cortas, ya que hay dos juegos de palas.
Además, toda la potencia de los motores puede utilizarse para la elevación, mientras que un helicóptero de un solo rotor debe utilizar parte de la potencia para contrarrestar el torque del rotor principal. Por ello, los helicópteros tándem son algunas de las aeronaves con sistema de rotor más potentes y rápidas. (Todo sobre Helicópteros)
Rotores coaxiales - Coaxial Rotors
Los rotores coaxiales son un torque de rotores que giran en direcciones opuestas, pero montados en un mástil, con el mismo eje de rotación, uno encima del otro. Esta configuración es una característica destacada de los helicópteros producidos por la oficina rusa de diseño de helicópteros Kamov. (Todo sobre Helicópteros)
Rotores intermedios - Intermeshing Rotors
Los rotores intermedios de un helicóptero son un conjunto de dos rotores que giran en direcciones opuestas, con cada mástil del rotor montado en el helicóptero con un ligero ángulo con respecto al otro, de modo que las palas se entrecruzan sin chocar Esta disposición permite que el helicóptero funcione sin necesidad de un rotor de cola. Tiene una gran estabilidad y una potente capacidad de elevación.
Esta configuración se denomina a veces sincrotrón. La disposición se desarrolló en Alemania para un pequeño helicóptero de guerra antisubmarina, el Flettner Fl 282 Kolibri. Durante la Guerra Fría, la empresa estadounidense Kaman Aircraft fabricó el HH-43 Huskie, destinado a la lucha contra incendios de la USAF. El último modelo Kaman K-MAX es un diseño de grúa de cielo dedicado a los trabajos de construcción. (Todo sobre Helicópteros)
Rotor de cola - Tail Rotor
El rotor de cola es un rotor más pequeño montado verticalmente o casi verticalmente en la cola de un helicóptero 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 transmisión alimentado desde la transmisión principal y una caja de cambios montada en el extremo del brazo de cola.
El eje de transmisión puede consistir en un eje largo o en una serie de ejes más cortos conectados en ambos extremos con acoplamientos flexibles. Los acoplamientos flexibles permiten que el eje de transmisión se flexione con la pluma de cola. (Todo sobre Helicópteros)
La caja de engranajes situada en el extremo del brazo de cola proporciona un accionamiento en ángulo para el rotor de cola y también puede incluir un engranaje para ajustar la salida a la velocidad de rotación óptima, normalmente medida en revoluciones por minuto (rpm) para el rotor de cola.
En algunos helicópteros de mayor tamaño, 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 pilón del rotor de cola, que también sirve como perfil aerodinámico de estabilización vertical para aliviar la necesidad de potencia del rotor de cola en el vuelo de avance.
El pilón (o aleta vertical) también 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 Helicópteros)
Control de vuelo - Controlling Flight
Un helicóptero tiene cuatro controles de vuelo principales:
- Cíclico
- Colectivo
- Pedales antitorque
- Acelerador
Cíclico - Cyclic
El mando cíclico suele estar situado entre las piernas del piloto y se denomina comúnmente "stick cíclico" o simplemente "cíclico". En la mayoría de los helicópteros, el cíclico es similar a un joystick; sin embargo, los helicópteros Robinson tienen sistemas de control cíclico de barra en T únicos. Algunos helicópteros tienen mandos cíclicos que descienden a la cabina desde arriba, mientras que otros utilizan mandos cíclicos laterales. (Todo sobre Helicópteros)
El mando se llama cíclico porque puede variar el paso de las palas del rotor a lo largo de cada revolución del sistema del rotor principal (es decir, a través de cada ciclo de rotación) para desarrollar una elevación (empuje) desigual. El resultado es la inclinación del disco del rotor en una dirección determinada, lo que hace que el helicóptero se mueva en esa dirección.
Si el piloto empuja el cíclico hacia delante, el disco del rotor se inclina hacia delante, y el rotor produce un empuje en la dirección de avance. Si el piloto empuja el cíclico hacia un lado, el disco del rotor se inclina hacia ese lado y produce un empuje en esa dirección, haciendo que el helicóptero se desplace lateralmente. (Todo sobre Helicópteros)
Colectivo - Collective
El control de cabeceo colectivo, o colectivo, está situado en el lado izquierdo del asiento del piloto con un control de fricción variable seleccionado por el piloto para evitar movimientos involuntarios. El colectivo cambia el ángulo 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 sustentación o el empuje total, con el resultado de que el helicóptero aumenta o disminuye su altitud o velocidad aerodinámica. (Todo sobre Helicópteros)
Pedales antitorque - Antitorque Pedals
Los pedales antirretorno (antitorque) están situados en la misma posición que los pedales del timón en un avión de ala fija y sirven para un propósito similar, a saber, controlar la dirección hacia la que apunta la nariz del avión.
La aplicación del pedal en una dirección 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 desvíe en la dirección del pedal aplicado. Los pedales cambian mecánicamente el paso del rotor de cola, alterando la cantidad de empuje producido. (Todo sobre Helicópteros)
Acelerador - Throttle
Los rotores de los helicópteros están diseñados para funcionar a unas revoluciones específicas. El acelerador controla la potencia producida por el motor, que está conectado al rotor mediante una transmisión. El propósito del acelerador es mantener la suficiente potencia del motor para mantener las rpm del rotor dentro de los límites permitidos para producir suficiente sustentación para el vuelo.
En los helicópteros monomotores, si están equipados para ello, el control del acelerador suele ser una empuñadura giratoria montada en el mando colectivo, pero también puede ser un mecanismo de palanca en los sistemas totalmente gobernados. Los helicópteros multimotor suelen tener una palanca de potencia o un interruptor de modo para cada motor. (Todo sobre Helicópteros)
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Fuente: La información (texto e imágenes)
utilizado para este artículo está basado en el manual de la FAA (Helicopter Flying
Handbook - FAA-H-8083-21B) y manuales de instrucción de
centros académicos aeronáuticos.
