Helicóptero: Controles de Vuelo - Helicopter Flight Controls

Hay tres controles principales en un helicóptero que el piloto debe utilizar durante el vuelo. Son el control de cabeceo colectivo, el control de cabeceo cíclico y los pedales antitorque o control del rotor de cola. Además de estos controles principales, el piloto también debe utilizar el control del acelerador, que suele estar montado directamente en el control de paso colectivo para poder volar el helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)

Mando de paso colectivo - Collective Pitch Control

El mando de paso colectivo (o simplemente "colectivo" o "palanca de empuje") está situado en el lado izquierdo del asiento del piloto y se maneja con la mano izquierda. El colectivo se utiliza para modificar el ángulo de inclinación de las palas del rotor principal y lo hace de forma simultánea, o colectiva, como su nombre indica. 

Cuando se eleva el control de paso colectivo, se produce un aumento simultáneo e igual del ángulo de paso de todas las palas del rotor principal; cuando se baja, se produce una disminución simultánea e igual del ángulo de paso. (Todo sobre Helicópteros)

Esto se hace a través de una serie de enlaces mecánicos y la cantidad de movimiento en la palanca colectiva determina la cantidad de cambio de paso de las palas. Un control de fricción ajustable ayuda a evitar un movimiento de paso colectivo involuntario. (Todo sobre Helicópteros)

El cambio del ángulo de paso de las palas modifica el ángulo de incidencia de cada una de ellas. Con un cambio en el ángulo de incidencia viene un cambio en la resistencia, que afecta a la velocidad o revoluciones por minuto (rpm) del rotor principal. 

A medida que aumenta el ángulo de paso, aumenta el ángulo de incidencia, aumenta la resistencia y disminuyen las rpm del rotor. (Todo sobre Helicópteros)

Al disminuir el ángulo de paso, disminuye tanto el ángulo de incidencia como la resistencia, mientras que las rpm del rotor aumentan. 

Para mantener constantes las rpm del rotor, lo cual es esencial en las operaciones de los helicópteros, se requiere un cambio proporcional en la potencia para compensar el cambio en la resistencia. Esto se consigue con el control del acelerador o regulador, que ajusta automáticamente la potencia del motor. (Todo sobre Helicópteros)

Control del acelerador - Throttle Control

La función del acelerador es regular las rpm del motor. Si el correlador o el sistema regulador no mantiene las rpm deseadas cuando se sube o baja el colectivo, o si esos sistemas no están instalados, el acelerador debe moverse manualmente con el puño giratorio para mantener las rpm. 

En la mayoría de los helicópteros, al girar el acelerador con empuñadura giratoria en dirección contraria a la del piloto, se aumentan las rpm del motor; al girar el acelerador con empuñadura giratoria en dirección al piloto (en el sentido de las agujas del reloj) se reducen las rpm del motor. (Todo sobre Helicópteros)

Gobernador/Correlador - Governor/Correlator 

Un regulador es un dispositivo sensor que detecta las rpm del rotor y del motor y realiza los ajustes necesarios para mantener constantes las rpm del rotor. En operaciones normales, una vez que se fijan las rpm del rotor, el regulador mantiene las rpm constantes, y no es necesario hacer ningún ajuste del acelerador. 

Los reguladores son comunes en todos los helicópteros de turbina (ya que es una función del sistema de control de combustible del motor de turbina) y se utilizan en algunos helicópteros de pistón. (Todo sobre Helicópteros)

Un correlador es una conexión mecánica entre la palanca colectiva y el acelerador del motor. Cuando se sube la palanca colectiva, la potencia aumenta automáticamente; cuando se baja, la potencia disminuye. Este sistema mantiene las revoluciones cerca del valor deseado, pero todavía requiere el ajuste del acelerador para la puesta a punto. (Todo sobre Helicópteros)

Algunos helicópteros no tienen correladores o reguladores y requieren la coordinación de todos los movimientos del colectivo y del acelerador. Cuando se eleva el colectivo, hay que aumentar el acelerador; cuando se baja el colectivo, hay que disminuir el acelerador. 

Al igual que con cualquier control de la aeronave, deben evitarse los grandes ajustes del cabeceo colectivo o del acelerador. Todas las correcciones deben hacerse mediante el uso de una presión suave. (Todo sobre Helicópteros)

En los helicópteros de pistón, el paso colectivo es el control principal de la presión del colector, y el acelerador es el control principal de las rpm. Sin embargo, el control del paso colectivo también influye en las rpm, y el acelerador también influye en la presión del colector; por lo tanto, cada uno se considera un control secundario de la función del otro. 

Tanto el tacómetro (indicador de rpm) como el manómetro del colector deben ser analizados para determinar qué control utilizar. (Todo sobre Helicópteros)

Control de cabeceo cíclico - Cyclic Pitch Control 

El mando de cabeceo cíclico (o simplemente "cíclico") suele proyectarse hacia arriba desde el suelo de la cabina, entre las piernas del piloto o entre los dos asientos del piloto en algunos modelos. Este control de vuelo primario permite al piloto volar el helicóptero en cualquier dirección de desplazamiento: hacia adelante, hacia atrás, hacia la izquierda y hacia la derecha. (Todo sobre Helicópteros)

El propósito del control cíclico de cabeceo es inclinar el plano de la trayectoria de la punta en la dirección horizontal deseada. El cíclico controla la inclinación del disco del rotor con respecto al horizonte, lo que dirige el empuje del disco del rotor para que el piloto pueda controlar la dirección de desplazamiento del helicóptero. (Todo sobre Helicópteros)

El disco del rotor se inclina en la misma dirección en la que se mueve el control de paso del cíclico. Si el cíclico se mueve hacia delante, el disco del rotor se inclina hacia delante; si el cíclico se mueve hacia la popa, el disco se inclina hacia la popa, y así sucesivamente. 

Debido a que el disco del rotor actúa como un giroscopio, los enlaces mecánicos para las varillas de control cíclico están aparejados de tal manera que disminuyen el ángulo de cabeceo de la pala del rotor aproximadamente 90° antes de que alcance la dirección de desplazamiento cíclico y aumentan el ángulo de cabeceo de la pala del rotor aproximadamente 90° después de que pase la dirección de desplazamiento. (Todo sobre Helicópteros)

Un aumento del ángulo de inclinación aumenta el AOA; una disminución del ángulo de inclinación disminuye el AOA. Por ejemplo, si el cíclico se desplaza hacia delante, el AOA disminuye cuando la pala del rotor pasa por el lado derecho del helicóptero y aumenta en el lado izquierdo. 

Esto da lugar a una desviación máxima hacia abajo de la pala del rotor delante del helicóptero y a una desviación máxima hacia arriba detrás, lo que hace que el disco del rotor se incline hacia delante. (Todo sobre Helicópteros)

Pedales antitorque - Antitorque Pedals 

Los pedales antitorque, situados en el suelo de la cabina junto a los pies del piloto, controlan el cabeceo y, por tanto, el empuje de las palas del rotor de cola u otro sistema antitorque. 

Esta ley se aplica al fuselaje del helicóptero y su rotación en sentido contrario a las palas del rotor principal, a menos que se contrarreste y se controle. Para hacer posible el vuelo y compensar este par, la mayoría de los diseños de helicópteros incorporan un rotor anti-torque o rotor de cola. (Todo sobre Helicópteros)

Los pedales antitorque permiten al piloto controlar el ángulo de inclinación de las palas del rotor de cola, lo que, en vuelo de avance, pone al helicóptero en compensación longitudinal y, en vuelo estacionario, permite al piloto girar el helicóptero 360°. 

Los pedales antitorque están conectados al mecanismo de cambio de paso de la caja de engranajes del rotor de cola y permiten aumentar o disminuir el ángulo de paso de las palas del rotor de cola. (Todo sobre Helicópteros)

Control del rumbo - Heading Control 

El rotor de cola se utiliza para controlar el rumbo del helicóptero durante el vuelo estacionario o al realizar giros estacionarios, así como para contrarrestar el torque del rotor principal. Los giros en vuelo estacionario se denominan comúnmente "giros a pedal". (Todo sobre Helicópteros)

A velocidades superiores a la sustentación traslacional, los pedales se utilizan para compensar el torque de torsión para poner el helicóptero en compensación longitudinal, de modo que se pueda mantener el vuelo coordinado. El control cíclico se utiliza para cambiar el rumbo haciendo un giro hacia la dirección deseada. (Todo sobre Helicópteros)

El empuje del rotor de cola depende del ángulo de paso de las palas del rotor de cola. Este ángulo de paso puede ser positivo, negativo o cero. Un ángulo de paso positivo tiende a mover la cola hacia la derecha. 

Un ángulo de paso negativo mueve la cola hacia la izquierda, mientras que con un ángulo de paso cero no se produce empuje. El ángulo de paso positivo máximo del rotor de cola es generalmente mayor que el ángulo de paso negativo máximo disponible. (Todo sobre Helicópteros)

Esto se debe a que el propósito principal del rotor de cola es contrarrestar el torque del rotor principal. 

La capacidad de los rotores de cola de producir empuje hacia la izquierda (ángulo de paso negativo) es necesaria, porque durante la autorrotación el arrastre de la transmisión tiende a desviar el morro hacia la izquierda, o en la misma dirección en que gira el rotor principal. (Todo sobre Helicópteros)

Desde la posición neutra, pisar el pedal derecho hace que el morro del helicóptero guiñe hacia la derecha y la cola gire hacia la izquierda. Al pisar el pedal izquierdo se produce el efecto contrario: el morro del helicóptero guiña hacia la izquierda y la cola oscila hacia la derecha. (Todo sobre Helicópteros)

Con los pedales antitorque en posición neutral, el rotor de cola tiene un ángulo de cabeceo positivo medio. En paso positivo medio, el empuje del rotor de cola es aproximadamente igual al torque del rotor principal durante el vuelo de crucero, por lo que el helicóptero mantiene un rumbo constante en vuelo nivelado. (Todo sobre Helicópteros)

En muchos helicópteros de un solo rotor se utiliza una aleta vertical o estabilizador para ayudar a controlar el rumbo. La aleta está diseñada para optimizar la estabilidad direccional en vuelo con un ajuste de empuje cero del rotor de cola. 

El tamaño de la aleta es crucial para este diseño. Si la superficie es demasiado grande, el empuje del rotor de cola puede quedar bloqueado. El control de la dirección sería más difícil a velocidades del aire más lentas y en el vuelo estacionario, y la aleta vertical se pondría en posición de veleta. (Todo sobre Helicópteros)

Los helicópteros diseñados con rotores tándem no tienen un rotor antitorque. El helicóptero está diseñado con ambos sistemas de rotores girando en direcciones opuestas para contrarrestar el torque en lugar de un rotor de cola. 

Los pedales antitorque se utilizan para el control direccional de la aeronave durante el vuelo, así como durante el rodaje con el tren delantero fuera del suelo. (Todo sobre Helicópteros)

En los sistemas de rotores entrelazados, que son un conjunto de dos rotores que giran en direcciones opuestas con cada mástil del rotor montado en el helicóptero con un ligero ángulo respecto al otro, de modo que las palas se entrelazan sin colisionar.

y en los sistemas de rotores coaxiales, que son un torque de rotores montados uno encima del otro en el mismo eje y que giran en direcciones opuestas, los pedales de dirección controlan el rumbo del helicóptero mientras está en vuelo estacionario desequilibrando el torque entre los rotores, permitiendo que el torque gire el helicóptero. (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.