Fuente: Ronnie Macdonald / wikicommons
El despegue y aterrizaje de un helicóptero suele ser una escena emocionante de ver. Es cierto que los sistemas que desafían la gravedad del helicóptero parecen funcionar como por arte de magia, y cada avión está fabricado con precisión. A pesar de que los helicópteros han sufrido muchos cambios a lo largo de los años, los cimientos de su forma de volar siguen siendo los mismos.
Según los historiadores de la ciencia, los inventores habían estudiado los vehículos voladores con rotores giratorios durante casi dos milenios antes de que se desarrollara el primer helicóptero funcional de Sikorsky en 1939.
Fuente: Archivo Histórico Sikorsky
¿Cuál fue la razón del retraso? Esto se debe a que los helicópteros son vehículos muy sofisticados que necesitan mucha habilidad para volar. Entonces, ¿cómo funcionan exactamente? ¡Echemos un vistazo más de cerca!
Contenido
El Elevador Vertical
Fuente: Aircraft Systems
Dado que un avión no puede volar verticalmente como un helicóptero, esta es una de las razones que hace que los helicópteros sean especiales, ya que pueden despegar inmediatamente desde el helipuerto siempre que surja la necesidad. En la mayoría de los casos, las alas de una aeronave son las encargadas de proporcionar sustentación. Cuando las palas del rotor principal de un helicóptero giran, el aire es forzado hacia abajo por la forma de las palas, lo que resulta en una elevación. El helicóptero se eleva en respuesta a un cambio en la presión del aire.
Fuente: ABC de la Ciencia
Los perfiles aerodinámicos se utilizan para proporcionar sustentación en los helicópteros, pero en lugar de estar unidos a un ala fija, están integrados en las palas de los rotores, que giran a altas velocidades, generalmente 400-500 RPM en un helicóptero pequeño, o aproximadamente 225 RPM en un enorme Chinook.
Partes principales del helicóptero
A pesar de que un helicóptero típico contiene decenas de miles de piezas pequeñas, solo necesitamos entender las más grandes.
El motor
En comparación con los motores de pistón más antiguos, que se parecen más a los utilizados en automóviles, camiones y otros vehículos de transporte por carretera, la mayoría de los helicópteros pequeños modernos ahora emplean motores de turbina de gas, que se parecen más a los que se encuentran en los aviones comerciales. Son más potentes, menos complejos mecánicamente y más fiables.
El rotor principal
Fuente: Marinero Mark Hays / wikicommons
Es imposible volar un helicóptero sin al menos un rotor, que es la parte más dominante del helicóptero. Pero este único rotor creará un gran problema. ¿Por qué? De acuerdo con la tercera ley del movimiento de Newton, cada vez que ocurre una acción, ocurre otra reacción en la dirección opuesta.
Fuente: Hk-phy
A medida que el rotor de un helicóptero gira, toda la nave gira algo más lentamente en la dirección opuesta (la reacción). Para mantener un helicóptero bajo control, debemos aplicar un contrapar para compensar la fuerza de giro generada por el motor.
Una opción es utilizar un segundo rotor enorme que gire en la dirección opuesta. Este enfoque se aplica de dos maneras diferentes, una se llama rotor coaxial y la otra se llama rotor en tándem.
Un rotor coaxial es un diseño en el que el primer rotor está unido al mismo mástil que el segundo rotor:
Fuente: Alex Beltyukov/Wikimedia
Un rotor tándem es cuando se coloca un segundo rotor enorme en el extremo del helicóptero, como en los helicópteros militares Chinook:
El rotor de cola
El rotor de cola es la parte más confusa del helicóptero, pero en realidad es solo otra forma de contrarrestar la rotación causada por el rotor principal. Es una pequeña hélice orientada hacia los lados impulsada por un eje de transmisión del motor que atraviesa la cola del helicóptero.
Si un helicóptero utiliza una sola pala del rotor principal, debe tener un rotor de cola, o no puede volar con seguridad; Del mismo modo, cualquier daño en el rotor de cola (como el ataque de un pájaro o el impacto de un misil) hace que un helicóptero esté extremadamente descontrolado y, por lo general, termina cayéndose.
Tenemos un artículo completo que describe el propósito del rotor de cola en helicóptero.
¿Cómo controla el helicóptero el piloto?
Cuando se trata de flotar y dirigir un helicóptero, sus rotores son bastante inteligentes. Cinco partes de control están involucradas en este proceso: un acelerador, pedales de dos pies y dos palancas de mano (conocidas como el paso colectivo). Los pilotos de helicópteros deben tener un alto nivel de habilidad y concentración debido a la complicada conexión entre estos varios controles.
Flotando
Los perfiles aerodinámicos en las palas del rotor proporcionan sustentación cuando comienzan a girar, forzando el vehículo en el aire y elevándolo más allá de su propio peso. La elevación se produce cuando la elevación es mayor que el peso; La caída ocurre cuando la elevación es menor que el peso.
El vuelo estacionario se produce cuando la sustentación y el peso del helicóptero se equilibran con precisión. El control del paso colectivo permite que las palas del rotor creen más o menos sustentación aumentando o disminuyendo el ángulo que forman con respecto al aire que se aproxima.
Dirección
Además, los rotores de los helicópteros ofrecen el giro del helicóptero al crear una mayor sustentación en un lado que en el otro. Digamos que el piloto quiere volar hacia la derecha. Una vez que el cíclico se ha movido hacia la derecha, dos platos oscilantes también se inclinan en esa dirección mediante un conjunto de palancas conectadas entre sí.
Esto hace que las palas del rotor se inclinen a un ángulo pronunciado a la izquierda y a un ángulo poco profundo a la derecha, lo que hace que el rotor proporcione una mayor sustentación en el lado izquierdo, moviendo la aeronave hacia la derecha.
Aunque los helicópteros parezcan sencillos, en realidad son un mecanismo complejo. Diseñar y controlar estas aeronaves no es un proceso sencillo, pero es un mecanismo fascinante. Veamos este video que muestra en detalle y con animación cómo funciona el mecanismo de los helicópteros:
