Helicóptero
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Sumario
Historia
Existe una historia que dice que en el año 500 A. C., técnicos chinos ya diseñaron un "trompo volador", juguete que consistía en un palo con una hélice acoplada a un extremo que, al girar entre las manos, se elevaba a la vez que giraba rápidamente; sería el primer antecedente del fundamento del helicóptero.
Hacia el año 1490, Leonardo da Vinci fue la primera persona que diseñó y dibujó en unos bocetos un artefacto volador con un rotor helicoidal, pero hasta la invención del avión motorizado en el Siglo XX no se iniciaron los esfuerzos dirigidos a lograr una aeronave de este tipo. Personas como Jan Bahyl, Enrico Forlanini, Oszkár Asbóth, Etienne Oehmichen, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic, Federico Cantero, Stepanovic e Igor Sikorsky desarrollaron este tipo de aparato, a partir del autogiro de Juan de la Cierva, inventado en 1923.
El primer vuelo de un helicóptero medianamente controlable fue realizado por el argentino Raúl Pateras de Pescara en 1916 en Buenos Aires, Argentina. En 1931 los ingenieros aeronáuticos soviéticos Boris Yuriev y Alexei Cheremukhin comenzaron sus experimentos con el helicóptero TsAGI 1-EA, el primer aparato conocido con un rotor simple, el cual alcanzó una altitud de 605 metros el 14 de agosto de 1932, con Cheremukhin en los controles.
Sustentación
La sustentación o empuje de un ala sustentante depende del ángulo de ataque del ala y de la velocidad del aire que incide sobre ella. En un avión las alas están unidas al fuselaje de la máquina, y por ello el mismo debe poseer una velocidad de avance para que se pueda crear la fuerza sustentante necesaria.
Velocidad en un helicóptero
En un helicóptero la velocidad del aire se crea, en cambio, por rotación de las alas giratorias. Si el ángulo de ataque de estas últimas sobrepasa un cierto valor mínimo, la fuerza sustentante vence entonces a la fuerza de la gravedad y la máquina se eleva verticalmente por el aire pues la fuerza de sustentación actúa exactamente en la dirección del eje del rotor.
Para alcanzar altas velocidades de ascensión, tanto la velocidad de giro del rotor como el ángulo de ataque de sus aspas deben ser de considerable magnitud.
Si además se quiere obtener un movimiento progresivo, el piloto inclina entonces la máquina hacia delante, aumenta el ángulo de ataque del aspa que pasa por encima de la cola y hace así que su empuje sea superior al de las otras.
La fuerza resultante, que en el vuelo vertical actuaba toda ella como empuje, se descompone ahora en una componente de empuje y en otra de avance o propulsión. El cabezal de plata oscilante se encarga de ir inclinando las aspas en el instante preciso para ello.
Mecanismos de manejo
A través de una timonería de gobierno, el piloto fija el disco inferior del plato de modo que guarde un cierto ángulo con el eje del rotor. Al girar las aspas alrededor de dicho eje, las barras empujadoras actúan entonces sobre ellas, haciéndolas oscilar alrededor de su eje longitudinal y modifican así su ángulo de ataque.
Las articulaciones satisfacen otra finalidad: Siendo R el sentido de giro del rotor y T la dirección de avance de la máquina, la superficie barrida por las aspas queda descompuesta por la línea XX en dos regiones de características distintas:
- En la región de la derecha, el empuje debido a la corriente de aire creada par el giro del rotor se suma al de la corriente de aire creada por el avance de la máquina; en cambio en la región de la izquierda, los dos empujes se restan entre sí.
- El empuje total A es más fuerte a la derecha que a la izquierda, y por consiguiente al aumentar la velocidad de giro del rotor, el helicóptero acabaría por volcar hacia la izquierda. Para evitar el par de vuelco, las aspas están articuladas al soporte de manera que se puedan inclinar alrededor de un eje perpendicular al eje de giro del rotor.
Las aspas
Como las articulacionesno pueden trasmitir ningún momento, las cabezas de las aspas no están así sometidas a flexión. Y las aspas se hallan continuamente en equilibrio bajo la acción de la fuerza centrifuga que actúa sobre ellas.
Durante el giro del rotor, las aspas se levantan una tras otra al penetrar en la región de más empuje, y varía así periódicamente su ángulo de ataque; de este modo se regula la magnitud del empuje que produce y se eliminan de paso las oscilaciones de tensión que si no deberían soportar.
Rotor de cola
Al poner el rotor en funcionamiento, la máquina intenta girar entonces en sentido opuesto a él (principio de Newton: acción igual a reacción). Este efecto se puede compensar mediante dos rotores antagonistas, o bien con una hélice de cola situada a uno de los lados.
En cambio si se acciona el rotor con pequeñas turbinas a reacción, dispuestas en lo extremos de las aspas, el efecto de giro antagonista no queda compensado.
Fuente
- Macaulay, David. Como Funcionan las Cosas. Tomo II.
