Rotor de helicóptero
El rotor principal o sistema de rotor de un helicóptero es la combinación de varias alas giratorias ( palas del rotor ) y un sistema de control que genera la fuerza de sustentación aerodinámica que soporta el peso del helicóptero y el empuje que contrarresta la resistencia aerodinámica en vuelo hacia adelante. Cada rotor principal está montado en un mástil vertical sobre la parte superior del helicóptero, a diferencia del rotor de cola del helicóptero , que se conecta a través de una combinación de ejes de transmisión y cajas de engranajes a lo largo del brazo de cola. El paso de las palas normalmente se controla mediante unplato cíclico conectado a los controles de vuelo del helicóptero . Los helicópteros son un ejemplo de aeronave de ala giratoria ( rotorcraft ). El nombre se deriva de las palabras griegas hélice , helik-, que significa espiral; y pteron que significa ala.
El rotor del helicóptero es propulsado por el motor, a través de la transmisión, al mástil giratorio. El mástil es un eje cilíndrico de metal que se extiende hacia arriba desde la transmisión y es impulsado por ella. En la parte superior del mástil se encuentra el punto de unión (coloquialmente llamado tuerca de Jesús ) para las palas del rotor llamado buje. Luego, las palas del rotor se unen al cubo, y el cubo puede tener entre 10 y 20 veces más arrastre que la pala. [1]Los sistemas de rotor principal se clasifican de acuerdo con la forma en que las palas del rotor principal están unidas y se mueven en relación con el cubo del rotor principal. Hay tres clasificaciones básicas: rígido, semirrígido y totalmente articulado, aunque algunos sistemas de rotor modernos usan una combinación de estas clasificaciones. Un rotor es una masa giratoria finamente afinada, y diferentes ajustes sutiles reducen las vibraciones a diferentes velocidades del aire. [2] Los rotores están diseñados para operar a RPM fijas [3] [4] [5] (dentro de un rango estrecho de un pequeño porcentaje), [6] [7] pero algunos aviones experimentales utilizaron rotores de velocidad variable . [8]
A diferencia de los ventiladores de pequeño diámetro que se utilizan en los motores turborreactores, el rotor principal de un helicóptero tiene un gran diámetro que le permite acelerar un gran volumen de aire . Esto permite una menor velocidad de flujo descendente para una determinada cantidad de empuje. Como es más eficiente a bajas velocidades acelerar una gran cantidad de aire en un grado pequeño que una pequeña cantidad de aire en un grado grande, [9] [10] una carga de disco baja (empuje por área de disco) aumenta en gran medida la capacidad de la aeronave. eficiencia energética, y esto reduce el uso de combustible y permite una autonomía razonable. [11] [12] La eficiencia de vuelo estacionario ("cifra de mérito") [13] de un helicóptero típico es de alrededor del 60%. [14]El tercio interior de una pala de rotor contribuye muy poco a la sustentación debido a su baja velocidad aerodinámica. [10]
Las palas de un helicóptero son superficies aerodinámicas largas y estrechas con una alta relación de aspecto , una forma que minimiza la resistencia de los vórtices de punta (ver las alas de un planeador para comparar). Por lo general, contienen un grado de lavado que reduce la sustentación generada en las puntas, donde el flujo de aire es más rápido y la generación de vórtices sería un problema importante. Las palas del rotor están hechas de varios materiales, incluido el aluminio, la estructura compuesta y el acero o el titanio , con protectores contra la abrasión a lo largo del borde de ataque.
Las palas de los helicópteros son tradicionalmente pasivas; sin embargo, algunos helicópteros incluyen componentes activos en sus palas. El Kaman K-MAX usa flaps de borde de fuga para controlar el paso de las palas y el Hiller YH-32 Hornet estaba propulsado por estatorreactores montados en los extremos de las palas. A partir de 2010 [actualizar], se están realizando investigaciones sobre el control activo de las palas a través de los flaps del borde de salida. [15] Las puntas de algunas palas de helicóptero pueden diseñarse especialmente para reducir la turbulencia y el ruido y proporcionar un vuelo más eficiente. Un ejemplo de tales puntas son las puntas de los rotores BERP creados durante el Programa Británico de Rotores Experimentales.
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