El Autogiro Cap-20. Las Palas

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El Autogiro Cap-20. Las Palas

On septiembre 4, 2015, Posted by , in El mundo de la aviación, tags , , With 2 Comments

palas-de-autogiroEl Autogiro Cap-20. Las Palas.

Fueron primero de madera, después metálicas, hoy en día, son de un compuesto de materiales diversos, pero todas, siguen en el mercado y, por lo tanto, es útil que conozcamos su concepción.

Las palas de madera.

Cuando BENSEN, construyó su primer autogiro, estudió el proceso de fabricación de las palas de los aparatos, “LA CIERVA”, “PITCAIRN” o “KELLET” pero no lo retuvo, debido a la gran falta de rigidez en torsión y flexión. Además sus rotores giraban a mucha mayor velocidad que los anteriores (350 M. por 120 RPM.) y temió y  con razón que el encofrado de esas palas no soportase en vuelo el efecto de la fuerza centrífuga. Se inspiró entonces, en el proceso de fabricación, de las palas de los helicópteros BELL, empresa en la que trabajó durante cierto tiempo.

El alma de la pala, la constituye una hoja de acero, de sección rectangular,  en toda su envergadura, concentrando su potencia de tracción, en el punto de la fijación. El borde de ataque es de madera dura mientras el cuerpo principal es un conjunto de láminas encoladas de maderas diversas. El borde de fuga en madera de balsa, termina el conjunto y, el perfil definitivo de la pala, es obtenido por desbaste, cepillado y fresado. Un lastre, colocado en la punta de la pala, asegura la rigidez, en flexión y un tab, sobre el borde de fuga, ajusta el ángulo de paso medio cuando se procede al reglaje dinámico.

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Por último la protección del conjunto se garantiza por varias capas cruzadas de barniz y las palas son apareadas en función de sus características (peso, emplazamiento del centro de gravedad, comportamiento dinámico), antes de ser ensambladas sobre un mismo aparato.

BENSEN describía al detalle en sus planos, la manera de fabricar un juego de palas, pero ésta tenían como mayor defecto, ser muy sensibles, a las variaciones higrométricas. Era aconsejado entre dos vuelos mantener el rotor perfectamente horizontal, o en la tregua invernal, colgar las palas en la pared en sentido vertical para que la humedad bajase a los pies de palas. Eso permitía, encontrar en primavera un rotor totalmente equilibrado.

Además en caso de impacto con el suelo o un obstáculo, estallan en mil pedazos que se dispersan en un radio importante alrededor del aparato y no digamos de masas de equilibrado que cortan el aire a una muy alta velocidad, con los riesgos que comportan, para posibles testigos. Incluso, el piloto, puede sufrir heridas por las almas metálicas que una vez liberadas de su envoltura de madera se enrollan alrededor del tubo-mástil a la altura de su cabeza.

Se dice de algunos accidentes, aunque bastante raros, que hablan de caídas a tierra por razón de rotura de una pala en vuelo, debido a un mal encolado, o por la rotura de la hélice de madera del motor, cuyos trozos percutan y destruyen el rotor.

Esta primera generación de palas, sustenta numerosos autogiros en el mundo. Y podemos asegurarles, que desde 1974, a pesar de un rendimiento medio, debido al perfil utilizado, los vuelos son casi tan agradables como con los rotores actuales.

Se encuentran, aún hoy en día, rotores de madera, sobre todo en USA, pero su rigidez ha sido mejorada por un revestimiento de tejido de vidrio, impregna­ do de resina, por cuyo motivo las feas masas de equilibrado han desaparecido del borde de ataque.

Las palas metálicas.

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Al objeto de simplificar la construcción, el perfil empleado es el “CLARK-Y”, cuyo intradós es totalmente plano y, se prolonga más allá del borde de salida con el fin de hacer la pala “auto-estable”. El borde de ataque es fresado, en una sola pieza rectangular de “AU4G”, cuya forma definitiva se obtiene mediante varias pasadas sucesivas en una fresadora.

La superficie superior y la inferior son seguidamente fresadas con el objeto de obtener dos partes salientes cuyo espesor es igual al de las placas que forman la parte trasera del perfil.

El intradós se recorta en dos placas de duraluminio de 0.7 mm. de espesor y de 2 metros de longitud para una y 1 metro para la otra. El extradós es compuesto de 9 placas en “AU4G”, para permitir a la pala ceder sin violencia a nivel del revestimiento.

La forma del perfil es obtenida por la curvatura de las placas superiores en una plantilla antes de su presentación para ensambladura definitiva. El con­ junto intradós, borde de ataque y extradós, es perforado, con ayuda de plan­ tillas y después ensamblado, por remaches embutidos. El extradós es seguidamente fijado con remaches sobre el intradós, más ancho.

Esa cantidad de remaches, a cabeza redonda, genera un arrastre importante de las palas. Es posible, entonces, reemplazarlos por otros, de cabeza fresada, lo que aumenta considerablemente el tiempo de trabajo ya que antes de colocar  cada remache es necesario proceder al fresado cónico del agujero. La superficie queda entonces, en un estado irreprochable, y el acabado puede aún, ser mejorado, aplicando un apresto especial de aluminio y una ligera capa de laca.

Las palas metálicas son más pesadas que las palas de madera y, por ello, su rigidez es mucho mejor bajo el efecto de la fuerza centrífuga. En caso de un impacto, contra el suelo, la pala se deforma, e incluso se desgarra, pero se mantiene en una sola pieza con el porta palas, al cual está unida por un refuerzo interno, fijado en el borde de ataque.

Otros conceptos se inspiran en la fabricación de palas de helicóptero, y como las del HUGHES, adoptan un borde de ataque en perfilado aluminio extrudado, el cual es seguidamente recubierto por una placa única doblada por encima y adherida sobre el borde de salida. En el interior unas nervaduras imponen el respeto al perfil utilizado y contribuyen a la rigidez en torsión del conjunto.

La pala en compuesto “IDRAC”.

Aunque André IDRAC falleció a finales del verano de 1990, ningún libro, que trate sobre autogiros, puede ser escrito sin que tenga una referencia, sobre este hombre incansable, cuyo único error fue el querer hacerlo mejor, siempre mejor.

Es el primero, que consiguió hacer volar, gracias a sus palas, autogiros que hasta entonces, no habían conseguido, ni despegar, entre ellos, un monoplaza propulsado por un motor RENAULT 16. En principio, fabricaba palas metálicas, “CLARK-Y” pero pronto quiso reemplazarlas por las “NACA 23012” de mejor rendimiento.

La dificultad de realización de tal perfil con placas de “AU4G”, le hicieron rodearse de personas especialistas en la técnica de los compuestos y una vez aprendida la lección, las primeras palas nacieron, con el éxito ya conocido.

Una barra de hierro en “U” doblada dos veces con el fin de respetar la forma del perfil, constituye, el alma de la pala, en toda su longitud. Un refuerzo de acero siempre en forma de “U”, hace de pie de pala, asumiendo los esfuerzos en tracción y está unida al alma por tornillos BTR a cabeza fresada. Una deformación voluntaria con la prensa de ese refuerzo, le da el ángulo de calado definitivo del pie de la pala.

El alma, se llena de bloques de espuma recortados según la forma del perfil, y el conjunto es recubierto de un calcetín en fibra de vidrio, impregnado de resina. La pala es seguidamente encerrada en un molde y posteriormente puesta a calentar durante ocho horas para cocción. A la salida del molde la pala es desbarbada y una capa de enlucido de acabado, le procura su aspecto definitivo.

Para los aparatos biplaza, es añadido, un refuerzo suplementario, constituido por una red, de fibras de carbono, al nivel del pie de pala, para mejorar la absorción de los esfuerzos en flexión y aumentar la rigidez en torsión.

Esta producción artesanal unitaria, necesita por lo menos, la fabricación de unas diez palas, para poder aparear un par de ellas y, es por esta razón que los plazos de entrega, eran muy largos, ya que la cadencia de producción, no sobrepasaba la de una pala por día. A pesar de ese ritmo lento hay que reconocer que Andre IDRAC supo, gracias a su coraje y obstinación construir centenares de palas, que aún, vuelan muy bien y, sin hablar de los españoles e italianos, que aprendieron rápidamente, que lo que vuela bien, no es siempre lo más caro.

Sus extremidades son vaciadas y parecen dos vainas, en las cuales son introducidos los pies de palas. La alineación se hace automáticamente, lo que suprime, las operaciones, de reglajes obligatorios, cada vez, que se ensamblan las palas sobre un porta palas tradicional. El reglaje dinámico del rotor se realiza por inclinación del cuba· en duraluminio, alrededor de media arandela metálica.

El perfil adoptado para las palas es un “8H12” (perfil laminar) y son fabricadas a partir de un perfil extrudado en aluminio “6061T6”. Asegura la solidez en tracción, reuniendo los esfuerzos en el pie de pala y, el equilibrado en cuerda de la pala, la cual, está constituida de fibra de vidrio, bidireccional no tejida, orientada a 45º y, revestida por una matriz de vinilester.

El conjunto asegura, una perfecta rigidez en torsión, de ahí la supresión de las vibraciones inherentes a los rotores clásicos.

MAC CUTCHEN propone, en su gama de rotores, diferentes longitudes de palas a fin de permitirle escoger el diámetro justo, según las características de su autogiro. Las envergaduras propuestas, van de 7 m. a 8.90 m. y, el rotor mas grande ha permitido por ejemplo despegar sin problemas un peso total en carga de mas de 420 Kg. en el cuadro de un experimento.

Los nuevos rotores.

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En Francia, desde la desaparición de André IDRAC, numerosos constructores se han lanzado, en la aventura de las palas de autogiros con mas o menos suerte. Se puede decir que sus métodos parten todos del mismo principio, con muy pocas variaciones y, los perfiles utilizados son siempre el 23012 o el 8H12.

Esa diversidad no pueda más que regocijar a los pilotos de autogiros , ya que tienen dónde elegir, sobre todo con los rotores de Xavier AVERSO, los cuales son todos probados en vuelo, antes de ser entregados, pasando por el test de un piloto experimentado.

Cualquiera que sea la preferencia de rotor de cada uno, sólo podemos añadir que según las pruebas realizadas, se clasifican de acuerdo con su rendimiento en primer lugar el 8H12, después el NACA 23012 y por último el CLARK-Y .

2 Comments so far:

  1. Eladio dice:

    Muy claro todo, de estar acompañado por imágenes ayudaría aún más a la comprensión. Por aquello de vale más una imagen que mil palabras. Muchas gracias

    • Redacción dice:

      Estimado amigo hemos intentado contactar con el autor de los artículos para transmitirle tu sugerencia, pero ha sido imposible. Si tuviéramos, en, un futuro próximo, contestación de él e incorporara más ibujos, los incluiríamos en el artículo.
      Saludos

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