Helicóptero: Sistema de transmisión - Transmission System
El sistema de transmisión transfiere la potencia del motor al rotor principal, al rotor de cola y a otros accesorios en condiciones normales de vuelo. Los principales componentes del sistema de transmisión son la transmisión del rotor principal, el sistema de accionamiento del rotor de cola, el embrague y la unidad de rueda libre.
La unidad de rueda libre o embrague autorrotativo permite que la transmisión del rotor principal accione el eje de transmisión del rotor de cola durante la autorrotación. (Todo sobre Helicópteros)
En algunos diseños de helicópteros, como el Bell BH-206, la unidad de rueda libre se encuentra en la caja de cambios accesoria. Como forma parte del sistema de transmisión, la transmisión la lubrica para garantizar la rotación libre.
Las transmisiones de los helicópteros suelen estar lubricadas y refrigeradas con su propio suministro de aceite. Para comprobar el nivel de aceite se dispone de una mirilla. Algunas transmisiones tienen detectores de virutas situados en el cárter, para detectar piezas metálicas sueltas. (Todo sobre Helicópteros)
Estos detectores están conectados a las luces de advertencia situadas en el panel de instrumentos del piloto que se iluminan en caso de un problema interno. Algunos detectores de virutas en los helicópteros modernos tienen una capacidad de "quemado" e intentan corregir la situación sin la acción del piloto.
Si el problema no puede ser corregido por sí mismo, el piloto debe referirse a los procedimientos de emergencia para ese helicóptero en particular. (Todo sobre Helicópteros)
Transmisión del rotor principal - Main Rotor Transmission
El objetivo principal de la transmisión del rotor principal es reducir las revoluciones de salida del motor a las revoluciones óptimas del rotor. Esta reducción es diferente para los distintos helicópteros. Como ejemplo, supongamos que las rpm del motor de un helicóptero específico son 2.700.
Una velocidad del rotor de 450 rpm requeriría una reducción de 6:1. Una reducción de 9:1 significaría que el rotor giraría a 300 rpm. (Todo sobre Helicópteros)
Tacómetros duales - Dual Tachometers
La mayoría de los helicópteros utilizan un tacómetro de doble aguja o un instrumento de escala vertical para mostrar las rpm del motor y del rotor o un porcentaje de las rpm del motor y del rotor.
El indicador de rpm del rotor se utiliza durante el acoplamiento del embrague para controlar la aceleración del rotor, y en autorrotación para mantener las rpm dentro de los límites prescritos. Es vital entender que las rpm del rotor son primordiales, y que las rpm del motor son secundarias. (Todo sobre Helicópteros)
Si el tacómetro del rotor falla, las rpm del rotor pueden seguir siendo determinadas indirectamente por las rpm del motor durante el vuelo con motor, porque el motor impulsa el rotor en una relación fija de uno a uno (en virtud del embrague de arrastre).
Ha habido muchos accidentes en los que el piloto respondió al fallo del tacómetro de rpm del rotor y entró en autorrotación mientras el motor seguía funcionando. (Todo sobre Helicópteros)
Fíjese bien en las marcas de los indicadores de la figura. Todos los indicadores mostrados son tacómetros dobles. Los dos de la izquierda tienen dos agujas cada uno, una marcada con la letra "T" (turbina) y la otra con la letra "R" (rotor). El manómetro inferior izquierdo muestra dos zonas arqueadas dentro de la misma ubicación de la aguja.
En este caso, ambas agujas deben estar casi juntas o superpuestas durante el funcionamiento normal. La galga superior izquierda muestra dos arcos numéricos. El arco exterior, con números más grandes, aplica un conjunto de valores a las rpm del motor.
El arco interior, con números más pequeños, representa un conjunto separado de valores para las rpm del rotor. (Todo sobre Helicópteros)
Los límites normales de funcionamiento se muestran cuando las agujas están casadas o aparecen superpuestas. El manómetro superior derecho muestra agujas independientes, enfocadas hacia el centro del manómetro, con áreas de limitación coloreadas respectivas a la cabeza de la aguja.
El lado izquierdo representa los parámetros de funcionamiento del motor; el derecho, los del rotor. (Todo sobre Helicópteros)
En condiciones normales, cuando el rotor está acoplado al motor, ambas agujas se mueven juntas en la misma dirección. Sin embargo, con una pérdida repentina de potencia del motor, las agujas se "dividen" mostrando que el motor y el rotor ya no están acoplados ya que el embrague se ha desconectado. (Todo sobre Helicópteros)
Muchas aeronaves nuevas tienen lo que se denomina una cabina de cristal, lo que significa que la instrumentación es digital y se muestra al piloto en pantallas digitales e instrumentos de escala vertical.
El indicador inferior derecho de la figura reproduce un instrumento de escala vertical. El tacómetro doble mostrado muestra las rpm del rotor (NR) a la izquierda y las rpm del motor (NP) a la derecha de la escala vertical. Los límites de color correspondientes están presentes para cada parámetro de los componentes. (Todo sobre Helicópteros)
Diseño estructural - Structural Design
En los helicópteros con motores montados horizontalmente, otra finalidad de la transmisión del rotor principal es cambiar el eje de rotación del eje horizontal del motor al eje vertical del eje del rotor. Esto difiere de los aviones, que tienen sus hélices montadas directamente en el cigüeñal o en un eje engranado al cigüeñal. (Todo sobre Helicópteros)
Mantener las revoluciones del rotor principal es esencial para conseguir una sustentación adecuada. Las RPM dentro de los límites normales producen una sustentación adecuada para las maniobras normales.
Por lo tanto, es imperativo no sólo conocer la ubicación de los tacómetros, sino también comprender la información que proporcionan. Si se permite que las rpm del rotor estén por debajo de los límites normales, el resultado podría ser catastrófico. (Todo sobre Helicópteros)
Embrague - Clutch
En un avión convencional, el motor y la hélice están permanentemente conectados. Sin embargo, en un helicóptero no lo están. Debido al mayor peso de un rotor en relación con la potencia del motor, en comparación con el peso de una hélice y la potencia en un avión, el rotor debe desconectarse del motor cuando se acciona el motor de arranque.
Un embrague permite arrancar el motor y luego recoger gradualmente la carga del rotor. (Todo sobre Helicópteros)
Los motores de turbina de rueda libre no requieren un embrague separado, ya que el acoplamiento de aire entre la turbina productora de gas y la turbina de potencia (de despegue) funciona como un embrague de aire para el arranque.
Cuando el motor se pone en marcha, la turbina de potencia ofrece poca resistencia. Esto permite que la turbina productora de gas acelere hasta alcanzar la velocidad normal de ralentí sin que la carga del sistema de transmisión y del rotor la arrastre.
A medida que la presión del gas aumenta a través de la turbina de potencia, las palas del rotor comienzan a girar, lentamente al principio y luego se aceleran gradualmente hasta alcanzar las revoluciones normales de funcionamiento. (Todo sobre Helicópteros)
En los motores de turbina recíproca y fija, se requiere un embrague para permitir el arranque del motor. Los arranques por aire, o por viento, no son posibles. Los dos tipos principales de embragues son el embrague centrífugo y el embrague de ralentí o manual. (Todo sobre Helicópteros)
La forma en que el embrague engrana el sistema del rotor principal durante el arranque del motor difiere según el diseño del helicóptero. Los helicópteros con motor de pistón disponen de un medio para acoplar el embrague manualmente al igual que un embrague manual en un automóvil.
Esto puede ser por medio de un motor eléctrico que posiciona una polea cuando el motor está en las condiciones de funcionamiento adecuadas (temperatura y presión del aceite en el rango apropiado), pero que es controlado por un interruptor montado en la cabina. (Todo sobre Helicópteros)
Embrague por correa - Belt Drive Clutch
Algunos helicópteros utilizan una transmisión por correa para transmitir la potencia del motor a la transmisión. Una transmisión por correa consta de una polea inferior unida al motor, una polea superior unida al eje de entrada de la transmisión, una correa o un conjunto de correas trapezoidales y algún medio para aplicar tensión a las correas.
Las correas se ajustan sin apretar sobre la polea superior e inferior cuando no hay tensión en las correas. (Todo sobre Helicópteros)
Algunos aviones utilizan un embrague para el arranque. Esto permite arrancar el motor sin requerir potencia para hacer girar la transmisión.
Una de las ventajas de este concepto es que, sin una carga en el motor, el arranque puede realizarse con una aplicación mínima del acelerador. Sin embargo, también hay que tener cuidado durante el arranque, ya que las entradas rápidas o grandes del acelerador pueden causar sobrevelocidades. (Todo sobre Helicópteros)
Una vez que el motor está en marcha, la tensión de las correas se incrementa gradualmente. Cuando las agujas del rotor y del tacómetro del motor se superponen, el rotor y el motor están sincronizados y el embrague está entonces totalmente acoplado. Las ventajas de este sistema son el aislamiento de las vibraciones y un mantenimiento sencillo.
Cuando el embrague no está acoplado, los motores son muy fáciles de acelerar en exceso, lo que da lugar a costosas inspecciones y mantenimiento. La potencia, o el control del acelerador, es muy importante en esta fase del funcionamiento del motor. (Todo sobre Helicópteros)
Embrague centrífugo - Centrifugal Clutch
Un embrague centrífugo está formado por un conjunto interior y un tambor exterior. El conjunto interior, que está conectado al eje de transmisión del motor, consta de zapatas revestidas de un material similar al de los forros de los frenos de los automóviles.
A bajas velocidades del motor, los muelles sujetan las zapatas, por lo que no hay contacto con el tambor exterior, que está unido al eje de entrada de la transmisión. (Todo sobre Helicópteros)
A medida que aumenta el régimen del motor, la fuerza centrífuga hace que las zapatas del embrague se muevan hacia fuera y comiencen a deslizarse contra el tambor exterior.
El eje de entrada de la transmisión comienza a girar, haciendo que el rotor gire lentamente al principio, pero aumentando a medida que aumenta la fricción entre las zapatas del embrague y el tambor de la transmisión. (Todo sobre Helicópteros)
A medida que aumenta la velocidad del rotor, la aguja del tacómetro del rotor muestra un aumento acercándose a la aguja del tacómetro del motor. Cuando las dos agujas se superponen (en el caso de un tacómetro de tipo coaxial), el motor y el rotor están sincronizados, lo que indica que el embrague está totalmente acoplado y no hay más deslizamiento de las zapatas del embrague. (Todo sobre Helicópteros)
El motor de la turbina acopla el embrague por medio de la fuerza centrífuga, como se ha indicado anteriormente.
A menos que se utilice un freno de rotor para separar el acoplamiento automático del eje de transmisión principal y, posteriormente, del rotor principal, el eje de transmisión gira al mismo tiempo que el motor y el tambor interior de la unidad de rueda libre se acopla gradualmente para hacer girar el sistema del rotor principal. (Todo sobre Helicópteros)
Advertencia: Los artículos publicados en este sitio web deben ser utilizados únicamente con fines educativos (instrucción).
No los utilice para operar una aeronave, volar, ni hacer procedimientos de mantenimiento. Tenga en cuenta que "Aprendamos Aviación" no está afiliado de ninguna manera con ninguna compañía fabricante de aeronaves.
Verificar y confirmar la información con personal aeronáutico certificado y documentación certificada.
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.
