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El fenestrón de un Eurocopter EC135 , con espaciado desigual de las palas para controlar las emisiones de ruido.

Un Fenestron (a veces denominado alternativamente cola de abanico o disposición de "abanico en aleta" [1] ) es un rotor de cola de helicóptero cerrado que funciona como un ventilador con conductos . El término Fenestron es una marca comercial del consorcio multinacional de fabricación de helicópteros Airbus Helicopters (anteriormente conocido como Eurocopter ). La palabra en sí proviene del término occitano para una pequeña ventana , [N 1] y en última instancia se deriva de la palabra latina fenestra para ventana . [3][4] [5]

El Fenestron se diferencia de un rotor de cola abierto convencional por estar alojado integralmente dentro del brazo de cola y, al igual que el rotor de cola convencional, reemplaza, funciona para contrarrestar el par generado por el rotor principal . Mientras que los rotores de cola convencionales suelen tener dos o cuatro palas, los fenestrones tienen entre siete y dieciocho palas; estos pueden tener un espaciado angular variable para que el ruido se distribuya en diferentes frecuencias. [6] Al colocar el ventilador dentro de un conducto, se obtienen varias ventajas distintas sobre un rotor de cola convencional, como la reducción de las pérdidas por vórtice en la punta., el potencial para una reducción sustancial del ruido, al mismo tiempo que protege tanto al rotor de cola de daños por colisión como al personal de tierra del peligro que representa un rotor giratorio tradicional. [5] [7]

Fue desarrollado por primera vez para su uso en un helicóptero operacional por la compañía francesa Sud Aviation (ahora parte de Airbus Helicopters ), y fue adoptado por primera vez en el Aérospatiale Gazelle . Desde entonces, la empresa (y sus sucesores) han instalado fenestrones en muchos de sus helicópteros. [2] Otros fabricantes también han hecho un uso limitado del Fenestron en algunos de sus propios productos, incluida la corporación aeroespacial estadounidense Bell Textron y Boeing , el fabricante ruso de helicópteros Kamov , el grupo chino Harbin Aircraft Industry Group y el conglomerado japonés Kawasaki Heavy Industries .

Historia [ editar ]

Un SA 342M Gazelle de la Aviación Ligera del Ejército Francés (ALAT), el primer helicóptero equipado con Fenestron en entrar en producción
Fenestron en un helicóptero de reconocimiento Kawasaki OH-1
Fenestron en un Kamov Ka-60 en el MAKS Air Show, 2009

El concepto del Fenestron fue patentado por primera vez en Gran Bretaña por el Glasgow empresa de ingeniería G. & J. Weir Ltd . Fue diseñado por el ingeniero aeronáutico británico C. G. Pullin como una mejora de los helicópteros en la patente británica número 572417, y está registrado como presentado durante mayo de 1943. En ese momento, Weir había participado en el trabajo de desarrollo de la Cierva Autogiro Company , que era la sociedad tenedora de la patente. [8] En concepto, la invención iba a funcionar como un reemplazo viable para la disposición del rotor de cola convencional, con el objetivo de producir mejoras tanto en la seguridad como en el rendimiento en tales helicópteros equipados. [9]Sin embargo, este trabajo inicial en Gran Bretaña no conduciría directamente a ningún producto lanzado por Cierva que haga uso de esta innovación. En cambio, el Fenestron solo se seguiría desarrollando durante la década de 1960 por una empresa no relacionada.

El Fenestron fue aplicado prácticamente por primera vez por el fabricante de aviones francés Sud Aviation , que había decidido introducirlo en el segundo modelo experimental de su SA 340 en desarrollo (el primer prototipo había sido equipado con un rotor de cola antipar convencional). [10] El fenestrón del SA 340 fue diseñado por el aerodinámico francés Paul Fabre; inusualmente, esta unidad tenía su hoja de avance colocada en la parte superior desafiando la práctica convencional, pero se razonó que esto tenía poco impacto en este helicóptero en particular. [2] [11] Equipado en consecuencia, el 12 de abril de 1968, el SA 340 se convirtió en el primer helicóptero en volar con una unidad de cola Fenestron. [5]Habiéndose determinado que era satisfactoria, esta unidad de cola se retuvo y se puso en producción en un modelo refinado del helicóptero, que fue designado Aérospatiale SA 341 Gazelle . [12]

Con el tiempo, Sud Aviation y sus empresas sucesoras, así como otras empresas, han mejorado el diseño y el rendimiento del Fenestron. A fines de la década de 1970, Aérospatiale (en la que Sud Aviation se había fusionado) lanzó una unidad totalmente compuesta de segunda generación ; presentó principalmente una inversión de la dirección de rotación de la hoja, así como la adopción de un conducto de diámetro un 20 por ciento más grande para una mayor eficiencia. [5] [2] Esta unidad se instaló en el Aérospatiale SA 360 Dauphin , junto con su modelo más exitoso AS365 Dauphin y sus derivados. Si bien se llevaron a cabo más experimentos de vuelo utilizando un Fenestron aún más grande en un SA 330 Pumahelicóptero de elevación media aproximadamente en el mismo período de tiempo, se concluyó que había límites prácticos para el tamaño de un helicóptero para el que sería adecuada una configuración de este tipo, y los ejemplos de producción del Puma retuvieron un rotor de cola convencional. [13]

Durante la década de 1990, Eurocopter (la multinacional sucesora de Aérospatiale) produjo un Fenestron de tercera generación , equipado con palas espaciadas de manera desigual para optimizar sus niveles de ruido; esta unidad se instaló por primera vez en el helicóptero EC135 de la compañía y luego se incorporó a los diseños del EC130 y el EC145 , el último de los cuales se produjo originalmente durante más de una década con un rotor de cola convencional. [14] Durante la década de 2010, el fabricante multinacional de helicópteros Airbus Helicopters (una versión renombrada de la entidad Eurocopter) desarrolló aún más el Fenestron para su nuevo H160., un helicóptero de tamaño mediano y gemelo; En esta revisión, el conducto del ventilador se inclinó intencionalmente 12 grados para lograr un rendimiento mejorado y una mayor estabilidad cuando se opera con cargas útiles más altas y se vuela a velocidades más bajas. [5]

Un Fenestron normalmente se empareja con una unidad estabilizadora vertical más grande que también desempeña la función de compensar el par de torsión; esta configuración tiene el efecto de reducir el desgaste de las palas de Fenestron y del sistema de transmisión , lo que a su vez genera ahorros en el mantenimiento. [11] Además, la adopción de unidades de mayor diámetro, si bien plantea algunos desafíos de ingeniería, normalmente aumenta su eficiencia y disminuye sus requisitos de energía. [15]Las implementaciones avanzadas del Fenestron están provistas de estatores y pesos ajustables con el fin de optimizar las palas para una reducción en la potencia requerida y las cargas de control de paso impuestas. Durante la década de 2010, Airbus Helicopters declaró que esperaba que se siguiera perfeccionando el diseño del Fenestron para adaptarse a los helicópteros de tonelaje cada vez mayor y permitir la realización de innovaciones adicionales en el campo. [2]

A través de múltiples fusiones desde Sud Aviation con Airbus Helicopters, un número considerable de helicópteros ligeros, intermedios y de peso medio han utilizado el Fenestron como rotor de cola antipar. Tales implementaciones se pueden encontrar en muchos helicópteros de la gama de Eurocopter, como el Eurocopter EC120 Colibri , EC130 ECO Star , EC135 (y EC635 , la versión militar del EC135), EC145 , el AS365 N / N3 Dauphin (también construido como HH -65 Dolphin , una variante dedicada utilizada por la Guardia Costera de los Estados Unidos y el Harbin Z-9 construido con licencia ), y el EC155 ampliado(una versión más ancha, más pesada y más avanzada de la serie AS365 N / N3). [15]

Además de Airbus Helicopters y sus predecesores, otras empresas también han hecho uso de las disposiciones antipar de Fenestron. Uno de esos helicópteros fue el estadounidense Boeing / Sikorsky RAH-66 Comanche , un furtivo helicóptero de reconocimiento aéreo que fue cancelado en 2004. Los rotores de cola de ventilador con conductos también se han utilizado en el helicóptero ruso Kamov Ka-60 de elevación media, [16] y también en el helicóptero de reconocimiento Kawasaki OH-1 Ninja del ejército japonés . El fabricante francés de helicópteros ligeros Hélicoptères_Guimbal también ha utilizado un Fenestron para su Guimbal Cabri G2 , un helicóptero compacto propulsado por un motor alternativo. [12] chinoHarbin Aircraft Industry Group utiliza Fenestron en el helicóptero de reconocimiento / ataque Z-19 . American Bell Textron en Bell 360 Invictus propuso un diseño de helicóptero destinado a cumplir con los requisitos del Ejército de los Estados Unidos para un avión de reconocimiento de ataque futuro .

Ventajas [ editar ]

Detalle del mecanismo de control de tono de un fenestrón EC135
  • Mayor seguridad para las personas en el suelo porque el recinto proporciona protección periférica; [5] [17]
  • Ruido y vibración muy reducidos debido al recinto de las puntas de las palas y al mayor número de palas; [5] [17]
  • Una disminución en los requisitos de energía durante la fase de crucero del vuelo. [18]
  • Normalmente más ligero y más pequeño que sus homólogos convencionales. [19] [9] [N 2]
  • Una menor susceptibilidad a daños por objetos extraños porque el gabinete hace que sea menos probable que succione objetos sueltos como pequeñas rocas; [12]
  • Eficiencia mejorada del control antipar y reducción de la carga de trabajo del piloto. [21]
  • Reducción de la posibilidad de que el rotor de cola provoque accidentes, ya que no podría golpear el medio ambiente.

Desventajas [ editar ]

Las desventajas del Fenestron son las comunes a todos los ventiladores con conductos en comparación con las hélices. Incluyen:

  • Mayor peso, [22] requerimiento de potencia, [23] y resistencia al aire aportada por el gabinete;
  • Mayor costo de construcción y compra. [18]
  • Aumento de la potencia necesaria durante la fase de vuelo estacionario. [18]

Ver también [ editar ]

  • NOTAR

Referencias [ editar ]

Notas [ editar ]

  1. Nacido en Aix-en-Provence y ferozmente leal a sus raíces, Paul Fabre eligió el nombre fenestrou , una palabra provenzal que significa pequeña ventana redonda , para designar su invención de rotor envuelto. [2]
  2. ^ Una simulación computacional ha sugerido que el empuje máximo alcanzable de un Fenestron es dos veces más alto y con idéntica potencia, el empuje fue ligeramente mayor que para un rotor convencional del mismo diámetro. [20]

Citas [ editar ]

  1. ^ Leishman, 2006, p. 321.
  2. ^ a b c d e Colonges, Monique. "Historia del fenestrón". Airbus Helicopters , consultado el 16 de abril de 2018.
  3. ^ Prouty, Ray. Aerodinámica de helicópteros , Helobooks, 1985, 2004. p. 266.
  4. ^ "30 años de innovación". fenestron.com . [ enlace muerto permanente ]
  5. ^ a b c d e f g Huber, Mike. "El Fenestron cumple 50 años". AIN Online , 12 de abril de 2018.
  6. ^ Corda 2017, págs. 33-34.
  7. ^ Leishman, 2006, p. 324.
  8. ^ "Número de publicación: 572417 - Mejoras en helicópteros". patentscope.wipo.int , 24 de mayo de 1943.
  9. ↑ a b Prouty, 2009, p. 266.
  10. ^ Leishman, 2006, p. 43.
  11. ↑ a b Prouty, 2009, p. 267.
  12. ^ a b c "Cabri G2 Fenestron". Archivado el 17 de abril de 2018 en Wayback Machine collegeaviationdegree.com , consultado el 16 de abril de 2018.
  13. ^ "Fenestron, los orígenes: episodio uno". Airbus Helicopters , 12 de abril de 2018.
  14. ^ "El nuevo EC145 T2 de Airbus Helicopters está certificado". Airbus Helicopters , 17 de abril de 2014.
  15. ↑ a b Prouty, 2009, págs. 266–267.
  16. ^ Leishman, 2006, p. 46.
  17. ↑ a b Gey, 2004, p. 180.
  18. ^ a b c Newman 2005, [ página necesaria ]
  19. ^ Leishman, 2006, págs. 315, 321.
  20. ^ "Pruebas de vuelo estacionario y en túnel de viento de rotores envueltos para mejorar el diseño de vehículos de microaire". págs. 65–66. Universidad de Maryland , 2008. Consultado el 15 de marzo de 2013.
  21. ^ "Más innovación con el rotor de cola característico de Eurocopter". Airbus Helicopters , 8 de marzo de 2011.
  22. ^ Corda 2017, p. 34.
  23. ^ Johnson, 2013, p. 282.

Bibliografía [ editar ]

  • Corda, Stephen. Introducción a la ingeniería aeroespacial con perspectiva de pruebas de vuelo. John Wiley & Sons, 2017. ISBN  1-1189-5338-X .
  • Gay, Daniel. Materiales compuestos: diseño y aplicaciones. CRC Press, 2014. ISBN 1-4665-8487-4 . 
  • Johnson, Wayne. "Aeromecánica de Rotorcraft". Cambridge University Press, 2013. ISBN 1-1073-5528-1 . 
  • Leishman, Gordon L. "Principios de la aerodinámica de helicópteros". Cambridge University Press, 2006. ISBN 0-5218-5860-7 . 
  • Newman, Ron. Los aspectos técnicos, aerodinámicos y de rendimiento de un helicóptero. BookBaby, 2015. ISBN 1-4835-5878-9 . 
  • Prouty, Ray. Aerodinámica de helicópteros Volumen I. Lulu.com, 2009. ISBN 0-5570-8991-3 . 

Enlaces externos [ editar ]

  • Los fenestrones de todo el mundo de Dave