Helicópteros Ala Rotatoria. El Plato Cíclico

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Helicópteros Ala Rotatoria. El Plato Cíclico

On marzo 28, 2016, Posted by , in El mundo de la aviación, tags , With No Comments

helicopteroHelicópteros Ala Rotatoria. El Plato Cíclico

Las palas de los Helicópteros están montadas sobre los ejes de palas de tal forma que puedan girar alrededor de éstos lo que permite cambiar la incidencia de las mismas. Para que las palas mantengan todas la misma incidencia, están unidas a unas varillas de transmisión -todas de la misma longitud- que a su vez están fijadas al plato cíclico.

Éste está compuesto de un plato exterior fijo y uno interior giratorio que está unido mediante un cojinete que permite el giro entre ellos. En el plato exterior van fijadas las varillas de mando que vienen de los servos y en el plato interior que gira igual que el rotor se enganchan las varillas que controlan la incidencia de las palas.

El plato cíclico interior y las palas giran alrededor del eje principal simultáneamente.  En este caso en contra del sentido de las agujas del reloj.

Con esta configuración, si comenzamos a girar el rotor alrededor del eje principal, las palas generarán una sustentación uniforme y equilibrada.

Imaginémonos un rotor simplificado con cuatro palas:

helicoptero-plato ciclico

Para que el rotor se incline hacia algún lado será necesario que en alguna parte de la rotación se produzca más sustentación que en otra, cosa que conseguiremos cambiando cíclicamente la incidencia de las palas del rotor:

helicoptero-el plato ciclico

Para ello se inclina el plato cíclico (que de esto recibe su nombre). Miremos que pasa detalladamente:

El plato cíclico se inclina. La varilla azul se eleva empujando en la parte delantera de la pala azul causando un giro de ésta alrededor del eje de palas obteniendo una mayor incidencia y a consecuencia mayor sustentación.

En el lado opuesto del plato cíclico pasa exactamente lo contrario.

Esta parte del plato baja, con lo que la varilla roja estira de la parte delantera de la pala originando una incidencia negativa de la pala, que da lugar a una sustentación negativa.

En las otras dos palas esta inclinación del plato cíclico no tiene repercusión alguna, se quedan con la misma incidencia neutral.

Así pues, la pala azul produce una fuerza orientada hacia arriba y la roja una a la inversa, es decir hacia abajo, con lo que todo el conjunto tendería a inclinarse hacia la izquierda. (debido a efectos de inercia no es del todo cierto, pero en este momento para simplificar el entendimiento la mecánica este fenómeno no se tiene en cuenta.)

Para que este desequilibrio de sustentación se mantenga, el sentido de la inclinación del plato cíclico es constante, es decir en el caso del dibujo hacia la izquierda.

helicoptero-el plato ciclico

Si giramos 90 grados el rotor en contra del sentido de las agujas del reloj pasa lo siguiente:

helicoptero-el plato ciclico

Las varillas de las palas azul y roja pasan por el punto neutral del plato cíclico con lo que su incidencia pasará a ser neutral. En cambio las palas verde y gris cambian su sustentación de la misma forma como lo hicieran 90 grados antes las otras dos palas.

Es decir que una pala va cambiando su incidencia cíclicamente:

En el lado izquierdo tiene una incidencia negativa, a lo largo de los próximos 90 grados de giro del rotor va aumentando su incidencia hasta estar neutral, entre los 90 y 180 grados sigue aumentando la incidencia llegando al máximo a los 180 grados de giro en la parte derecha.

Entre los 180 y 360 grados vuelve a disminuir progresivamente la incidencia pasando por neutral a los 270 grados volviendo al punto de partida a la izquierda con incidencia negativa. Y así cada pala en cada giro

La inercia del sistema y su consecuencia

Como se indicó anteriormente, la incidencia de las palas y su efecto a lo largo de un giro de rotor no son del todo correctas. Debido a que la pala no genera su mayor sustentación exactamente en el segmento de la rotación por la que está pasando en ese instante, el rotor sufre la mayor influencia de la pala aproximadamente 90 grados más tarde (muchos razonan esto con el efecto predecesor de un giróscopo, pero no es cierto, es simplemente la pasividad del sistema).

En otras palabras: Si inclinamos el plato cíclico hacia adelante, en nuestro caso (sentido de giro del rotor en contra de las agujas del reloj) el helicóptero realmente se inclinaría hacia la izquierda.

Para solventar ese problema, simplemente se cambia la posición de las varillas en el plato cíclico por 90 grados, de tal forma que en fondo las varillas vayan 90 grados adelantadas.

Obsérvese cómo las varillas están unidas aquí adelantadas 90 grados. El grado de esta pasividad a la reacción depende de la configuración y el tipo del cabezal del rotor.

En los utilizados en el aeromodelismo son aproximadamente 90 grados. En helicópteros reales de cabezales semirrígidos como el del BO105/BK117 el ángulo es de aproximadamente 78 grados.

helicopteros-el plato ciclico

Paso colectivo y paso fijo

Hemos visto que inclinando el plato cíclico hacia un lado el rotor se inclinará al mismo lado, con lo que podemos controlar las inclinaciones del helicóptero y con ello el vuelo de traslación.

Llegados a este punto tenemos que diferenciar dos tipos de helicópteros. Los de paso fijo y paso colectivo. Los de paso fijo tienen palas que, al contrario de lo indicado arriba, no se pueden girar alrededor de el eje de palas, únicamente el estabilizador es capaz de girar.

helicopteros-el plato ciclico

En cambio en los helicópteros de paso variable es posible de cambiar la incidencia de todas las palas a la vez subiendo o bajando el plato cíclico.

Al contrario que en los helicópteros de paso fijo, en este tipo no se controla la altura del helicóptero mediante las revoluciones del motor, sino por el cambio de paso.

Es decir que en la emisora tendremos en el stick el mando de paso de rotor y no el acelerador del motor.

En los helicópteros reales este mando se controla mediante una palanca situada al lado izquierdo del piloto parecido a un freno de mano.

Cuando el piloto eleva la palanca aumenta el paso de las palas del rotor principal.

helicopteros el plato ciclico

La función del rotor de cola

Cuando el rotor gira hacia un lado impulsado por el motor del helicóptero genera una resistencia, séase aerodinámica o por inercia, que ocasiona un giro contrario del fuselaje del helicóptero.

helicopteros

Concentración y coordinación

El helicóptero es un aparato que requiere plena atención.

Únicamente ya por el hecho de que es por naturaleza inestable. Por muy bien ajustado que esté, siempre hay que ir corrigiendo para mantenerlo en vuelo.

Se puede comparar  a mantener un palo en equilibrio vertical encima del dedo de la mano.

Por otro lado, cuando pasamos de un vuelo estacionario a uno de traslación es necesario compensar con el paso la perdida de sustentación por la inclinación del rotor.

El mando de cola (guiñada) es un mando esencial que no podremos pasar por alto como por ejemplo en un avión de alerones.

Todos los mandos están en acción.

Por ejemplo para volar una curva es necesario primero estar en un vuelo de traslación hacia adelante, inclinar el helicóptero alrededor del eje longitudinal (como un avión o una moto), girarlo alrededor de su eje vertical con el rotor de cola, tirar un poco (mando traslacional hacia atrás) pero sin pasarse para que no pierda velocidad el modelo y aumentar el pitch para no perder altura.

Diseño de Helicópteros

Los helicópteros se pueden mover en cualquier dirección girando el rotor en la dirección deseada. El giro del rotor altera la sustentación, que pasa de ser totalmente vertical a una combinación de horizontal y vertical.

Para girar el helicóptero, el rotor se inclina primero en la dirección de giro, y luego el impulso del propulsor de cola se cambia para girar el fuselaje en la dirección deseada.

El ascenso y el descenso del helicóptero se controlan aumentando o reduciendo la velocidad del rotor, la incidencia de las palas del rotor o ambas. Si se produce un fallo de alimentación, el rotor del helicóptero se suelta e inicia una autorrotación igual que el rotor de un autogiro, manteniendo una sustentación suficiente para que el aparato descienda despacio y no se produzca un choque que sería catastrófico.

Usos del Helicóptero

El helicóptero posee dos ventajas principales sobre el avión convencional: la capacidad de volar lentamente o estacionarse en el aire y la capacidad de despegar y aterrizar en un espacio reducido.

Los aeropuertos para helicópteros se denominan helipuertos. Uno de los usos no militares más importantes del helicóptero es la búsqueda y el rescate de personas perdidas, sobre todo en el mar y en regiones montañosas. Los helicópteros pueden rescatar a personas de balsas salvavidas, del saliente de una montaña y de otros lugares peligrosos.

Si la zona es demasiado pequeña para el aterrizaje, puede bajarse una escalera de cuerda desde el helicóptero mientras éste permanece estacionado en el aire, o puede izarse a quien se rescata mediante una manivela con cable y arneses.

Los helicópteros permiten un traslado rápido y seguro al hospital o a cualquier otro centro.

Además, este aparato puede utilizar en el mar las cubiertas de embarcaciones pequeñas y despegar desde un tejado en el centro de una ciudad congestionada.

Como el helicóptero puede estacionarse en el aire y volar tan despacio como se desee, también es un medio eficaz para la inspección de tuberías y tendidos eléctricos desde el aire. Son sobre todo valiosos para el suministro de las plataformas petroleras y de extracción de gas marítimas.

Al igual que el avión convencional, el helicóptero puede manejarse mediante instrumentos durante la noche y en condiciones climáticas adversas. Cuenta con la ventaja añadida de una mayor seguridad gracias a su maniobrabilidad y a su velocidad controlable.

Los helicópteros se usan con excelentes resultados como patrullas contra incendios en zonas forestales, para fumigar insecticidas sobre las cosechas, para prospecciones aéreas y para plantar semillas para reforestación y control de la erosión.

También se utilizan para el transporte de pasajeros y, en algunas grandes ciudades, para el servicio de correos, a veces transportando correo desde el aeropuerto hasta la azotea de la oficina postal.

El tamaño de los helicópteros oscila desde el de un único pasajero hasta los grandes aparatos con varios motores que transportan cincuenta pasajeros o más.

 

 

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