Sistema de rotor de helicóptero y sus componentes

Downwash

Generado por el sistema de rotor principal

Airwash

O flujo de aire incidente

Ángulo de ataque

Depende del viento relativo

Ángulo de paso

Controlado por los mandos cíclicos y colectivo

Perfil simétrico

Variación del centro de presiones limitada. Uso actual en el rotor de cola. Asimétrico: centro de presiones variables

Mando cíclico

Actúa sobre el conjunto de platos oscilantes, inclinando el plano de recorrido de las puntas de las alas

Mando colectivo

A través del collarín, desplaza el conjunto de platos estacionarios a lo largo del mástil, modificando el paso de las palas por igual en todas las direcciones

Conjunto de platos oscilantes estacionario y giratorio

Separados por un rodamiento de bolas

El sistema de mando

Actúa sobre el plato inferior estacionario

El conjunto de platos

Puede desplazarse a lo largo del mástil e inclinarse

Plato giratorio

Con acoplamiento para cuatro links o bieletas en cabeza de rotor con 4 palas

Plato estacionario

Con acoplamiento para rods del control colectivo que permite el desplazamiento a lo largo del mástil e inclinación por oscilación de una rótula

Articulación de batimiento

En rotor tripala, palas unidas al buje por bisagras horizontal, batiendo para igualar sustentación independiente

Rotor bipala

Se sustituye por articulación de balanceo, siendo el batido de las palas como una unidad

Desclaje

Distancia de la articulación de batimiento al eje de giro

Articulación de arrastre

Permite el movimiento de la pala en el plano de rotación

Compensación del efecto Coriolis

Introducido por la articulación de batimiento

Transmisión

Potencia del motor al rotor principal, de cola, generador, bombas y otros accesorios

Caja de engranajes de reducción

Entre 6 a 1 y 9 a 1 ligero, de 70 a 1 y 100 a 1 pesado. La superposición de las agujas en tacómetro doble indica relación de la caja reductora y funcionamiento normal

Embrague

Arranca el motor en vacío e ir asumiendo la carga de arrastre de manera gradual. No proporciona desconexión motor/rotor para situación de autorrotación

Freno de rotor principal

Platos oscilantes- controla el desplazamiento cíclico de los mandos de articulaciones links de cambio de paso de cada pala por inclinación de la estrella giratoria o su desplazamiento colectivo por desplazamiento sobre el mástil

Brazos de cambio de paso pitch horn

A 90º por delante o detrás de la pala a la cual controlan el cambio de paso

Rotor articulado

3 o más palas unidas a la cabeza del rotor por la articulación de batimiento, a distancia del eje de giro (desclaje) variable, según estabilidad y control (corrección de vibraciones)

Amortiguadores para evitar movimientos excesivos de las palas alrededor de articulación de arrastre. Amortiguadores y articulación absorben des/aceleraciones de las palas por coriolis

Rotor semirrígido

Palas rápidamente unidas al buje, libre para balancearse respecto del eje del rotor a través de articulaciones de balanceo. Bipalas con cambio de paso unitario a través de la bisagra de oscilación por inclinación del plato oscilante. No usa articulación de arrastre si es de tipo suspendida. Plano de las palas por debajo del punto de giro del buje, la conicidad hace que el cg se alinee con el giro del buje, varía poco. El arrastre es absorbido por la flexión de la pala y la suspensión cardán

Rotor rígido

Sin articulaciones, menos nº de piezas. El batimiento es natural por elasticidad de las palas. Maniobrabilidad excelente la flexibilidad es tener una articulación de batimiento alejada del rotor, brazo de palanca que proporciona un momento de control añadido variable. Palas de gran espesor, poca flexibilidad.

La flexibilidad en rotor sin articulaciones equivale a articulación de batimiento de mayor desclaje a más desclaje, más momento sobre la cabeza del rotor por flexado de las palas. El momento de control disponible para maniobra es el de la inclinación del rotor más el de batimiento/flex de las palas. El rotor rígido genera un flexado elevado por tener articulación más cerca de las puntas. Maniobra muy elevada frente a grandes esfuerzos de palas y rotor

Conicidad

Inclinación hacia arriba de las palas por fuerza de sustentación y centrífuga. Antes del despegue solo fuerza centrífuga y no hay conicidad. Después del despegue senda cónica de palas. Rotor semirrígido y rígido flexión por conicidad y rotor articulado batimiento por conicidad

Precisión giroscópica

Cuando se aplica una fuerza a un giroscopo la máxima reacción ocurre a 90º después en sentido de rotación. El plano de la senda de la punta de la pala puede ser inclinado. El eje de giro del rotor no tiene por qué coincidir con su mástil. El rotor principal actúa como giroscopo: el control de paso cíclico se aplica a 90º respecto de la dirección que se quiere conseguir

Fuerza en vuelo estacionario y vertical. Sustentación

Fuerza necesaria para aguantar peso del helicóptero

Tracción

Fuerza requerida para vencer la resistencia del fuselaje y demás elementos

Par y antipar

El giro a izquierda del rotor principal produce un par de reacción o torque a derecha, contrarrestado con el antipar a izquierda del rotor de cola.

En vuelo estacionario la tracción del rotor de cola provoca o desplazamiento lateral o deriva. Soluciones:

- Montar el mástil del rotor principal con una pequeña inclinación a izquierda, generando en estacionario una tracción lateral de compensación

- Reglaje de sistema de paso cíclico, en equilibrio se produzca una inclinación necesaria del plano de la senda de la punta de pala

Efecto suelo

Restricción de la corriente de aire empujada hacia abajo por las palas del rotor a altura inferior a medio diámetro de rotor AGL. Provoca: disminución de la resistencia inducida, aumento del ángulo de ataque y de sustentación, menor potencia necesaria para soportar mismo peso

Disimetria de sustentación

El área barrida por las palas del rotor principal es el área del disco. La disimetria de sustentación se origina en vuelo horizontal o estacionario con viento. Diferencia de sustentación entre el semidisco de la pala que avanza de la que retrocede. Solución: el aumento o disminución de sust por aumento o disminución de la velocidad relativa del aire, se compensa con la disminución o aumento del ángulo de ataque

Sustentación de translación

Sust adicional obtenida al entrar en vuelo horizontal por el aumento de eficacia del sist del rotor, a generar mas sust por mayor velocidad de corriente de aire que suministra al disco del rotor una mayor masa de aire por unidad de tiempo. Superior a 15 kts

Efecto Coriolis

El batimiento de una pala hace que su c.g se desplace respecto del eje de giro del rotor, generando una solicitud de la pala de aceleraciones (acercamiento c.g) o deceleración. La acele o descele son absorbidas por los amortiguadores-articulaciones de arrastre (rotor articulado) o por la propia pala (rígido). Efecto importante en rotor tripala o bipala NO SUSPENDIDO

Autorrotación

Condición del vuelo durante la cual el motor no suministra potencia y el rotor es accionado solo por el viento relativo. Cuando el giro de rotor es por potencia el flujo de aire es hacia abajo, cuando no suministra potencia es hacia arriba.

Fuerzas autorrotativas: aceleran las RPM de las palas. Ángulo de ataque relativamente pequeños en picado

Fuerzas antirrotativas: frenan las rpm de las palas. Ángulo de ataque relativamente grande, evitando entrada en pérdida

Mandos de paso colectivo

Al lado izquierdo del piloto, el recorrido determina la cantidad de cambio colectivo. Coordinación automática de potencia mando de gases con desplazamiento mando colectivo. El cambio de paso de las palas se consigue por el conjunto de platos oscilantes sobre el mástil del rotor mediante el cubo-manguito del mando colectivo. Movido por el actuador del control colectivo

Mando paso cíclico

Centrado respecto del asiento. Su movimiento genera órdenes de control hacia los actuadores de control longitudinal y lateral. El cambio de paso cíclico se consigue a través de la inclinación del conjunto de platos oscilantes respecto del mástil del rotor mediante actuadores longitudinales y lateral. La inclinación del plato oscilante rotatorio se consigue a través de las varillas rod de control cíclico lateral y de cabeceo acopladas al plato estacionario.

Mando rumbo o dirección

Pedales, variando colectivamente el paso de las palas del rotor modifica la magnitud del momento antipar. Para variación del rumbo se utiliza el mando cíclico: los pedales se utilizan para equilibrar el helicóptero longitudinalmente. El cambio de paso colectivo se consigue a través del desplazamiento del cubo-manguito de control sobre el mástil del rotor de cola.

Si el rotor principal mantiene unas rpm mínimas se dispondrá de control direccional a través del rotor de cola

A través de las varillas links de control de cabeceo. Movimientos simétricos por desplazamiento del manguito de control colectivo del cabeceo de palas. Movimientos asimétricos por inclinación del plato rotatorio para control cíclico del cabeceo de las palas.

Servoactuadores para desplazamiento e inclinación del plato oscilante estacionario. Actuación del control cíclico izq-drch y longitudinal. Actuación del control colectivo desplazamiento del manguito de control.