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"Helicópteros" vuelve a dirigir aquí. Para otros usos, consulte Helicóptero (desambiguación) .

Un helicóptero Bell 206 del Departamento de Policía de Los Ángeles

Un helicóptero es un tipo de helicóptero en el que la elevación y el empuje son suministrados por rotores que giran horizontalmente . Esto permite que el helicóptero despegue y aterrice verticalmente, flote y vuele hacia adelante, hacia atrás y lateralmente. Estos atributos permiten que los helicópteros se utilicen en áreas congestionadas o aisladas donde las aeronaves de ala fija y muchas formas de aeronaves VTOL (despegue y aterrizaje verticales) no pueden funcionar.

La palabra inglesa helicóptero es una adaptación de la palabra francesa hélicoptère , acuñada por Gustave Ponton d'Amécourt en 1861, que se origina del griego helix ( ἕλιξ ) "helix, spiral, whirl, convolution" [1] y pteron ( πτερόν ) "wing ". [2] [3] [4] [5] Los apodos en inglés para "helicóptero" incluyen "helicóptero", "helicóptero", "heli" y "whirlybird". En el ejército de los Estados Unidos , la jerga común es "helo" pronunciada con una "e" larga.

Los helicópteros se desarrollaron y construyeron durante el primer medio siglo de vuelo , siendo el Focke-Wulf Fw 61 el primer helicóptero operativo en 1936. Algunos helicópteros alcanzaron una producción limitada, pero no fue hasta 1942 que un helicóptero diseñado por Igor Sikorsky alcanzó su capacidad máxima. -scale producción , [6] con 131 aviones construidos. [7] Aunque la mayoría de los diseños anteriores usaban más de un rotor principal, la configuración de un solo rotor principal ( monocóptero ) acompañado de un rotor de cola vertical anti-torque se ha convertido en la configuración más común de helicópteros. Helicópteros de rotor doble principal (bicópteros), ya sea en tándem oTambién se utilizan configuraciones de rotores transversales debido a su mayor capacidad de carga útil que el diseño de monorotor. Helicópteros de rotor coaxial , aviones de rotor basculante y helicópteros compuestos están volando hoy. Los helicópteros quadrotor ( quadcopters ) fueron pioneros en 1907 en Francia, y se han desarrollado otros tipos de multicópteros para aplicaciones especializadas como drones .

Características de diseño

Un helicóptero, a veces denominado en jerga "helicóptero", es un tipo de helicóptero en el que la elevación y el empuje son suministrados por uno o más rotores que giran horizontalmente. [8] Por el contrario, el autogiro (o autogiro) y el girodino tienen un rotor de giro libre para todo o parte de la envolvente de vuelo, que se basa en un sistema de empuje separado para impulsar la nave hacia adelante, de modo que el flujo de aire hace que el rotor gire para proporcionar elevar. El helicóptero compuesto también tiene un sistema de empuje separado, pero continúa suministrando energía al rotor durante el vuelo normal.

Sistema de rotor

Artículo principal: rotor de helicóptero

El sistema de rotor, o más simplemente rotor , es la parte giratoria de un helicóptero que genera sustentación . Un sistema de rotor puede montarse horizontalmente, como los rotores principales, proporcionando elevación verticalmente, o puede montarse verticalmente, como un rotor de cola, para proporcionar empuje horizontal para contrarrestar el par de los rotores principales. El rotor consta de un mástil, buje y palas de rotor.

El mástil es un eje metálico cilíndrico que se extiende hacia arriba desde la transmisión. En la parte superior del mástil se encuentra el punto de unión de las palas del rotor llamado cubo. Los sistemas de rotor principal se clasifican según la forma en que las palas del rotor están unidas y se mueven en relación con el cubo. Hay tres tipos básicos: sin bisagras, totalmente articulados y tambaleantes; aunque algunos sistemas de rotor modernos utilizan una combinación de estos.

Anti-torque

La mayoría de los helicópteros tienen un solo rotor principal, pero el par creado por su resistencia aerodinámica debe contrarrestarse con un par opuesto. El diseño que eligió Igor Sikorsky para su VS-300 fue un rotor de cola más pequeño. El rotor de cola empuja o tira contra la cola para contrarrestar el efecto de par, y esta se ha convertido en la configuración más común para el diseño de helicópteros, generalmente al final de un brazo de cola .

MD Helicópteros 520N NOTAR

Algunos helicópteros usan otros controles anti-torque en lugar del rotor de cola, como el ventilador con conductos (llamado Fenestron o FANTAIL ) y NOTAR . NOTAR proporciona anti-torque similar a la forma en que un ala desarrolla sustentación mediante el uso del efecto Coandă en el brazo de cola. [9]

El uso de dos o más rotores horizontales que giran en direcciones opuestas es otra configuración utilizada para contrarrestar los efectos del par en la aeronave sin depender de un rotor de cola antipar. Esto permite desviar la potencia normalmente requerida para que el rotor de cola se aplique completamente a los rotores principales, aumentando la eficiencia energética y la capacidad de elevación de la aeronave. Hay varias configuraciones comunes que utilizan el efecto de contrarrotación para beneficiar al helicóptero:

  • Los rotores tándem son dos rotores contrarrotantes con uno montado detrás del otro.
  • Los rotores transversales son un par de rotores contrarrotantes montados transversalmente en los extremos de alas fijas o estructuras de estabilizadores. Ahora usados ​​en rotores basculantes , algunos de los primeros modelos de helicópteros los habían usado.
  • Los rotores coaxiales son dos rotores contrarrotantes montados uno encima del otro con el mismo eje.
  • Los rotores entrelazados son dos rotores que giran en sentido contrario montados uno cerca del otro en un ángulo suficiente para permitir que los rotores se entrelacen sobre la parte superior de la aeronave sin colisionar.
  • Los cuadricópteros tienen cuatro rotores a menudo con ejes paralelos (a veces girando en la misma dirección con ejes inclinados) que se usan comúnmente en modelos de aviones.

Los diseños de chorro de punta permiten que el rotor se empuje a sí mismo a través del aire y eviten generar torque. [10]

Motores

El motor de turbina para CH-53 Sea Stallion helicóptero
Artículos principales: Motor de avión y turboeje.

El número, tamaño y tipo de motor (s) utilizados en un helicóptero determina el tamaño, la función y la capacidad del diseño de ese helicóptero. Los primeros motores de helicópteros eran simples dispositivos mecánicos, como bandas elásticas o husillos, que relegaban el tamaño de los helicópteros a juguetes y modelos pequeños. Durante medio siglo antes del primer vuelo en avión, se utilizaron motores de vapor para avanzar en el desarrollo de la comprensión de la aerodinámica de los helicópteros, pero la potencia limitada no permitía el vuelo tripulado. La introducción del motor de combustión interna a fines del siglo XIX se convirtió en el punto de inflexión para el desarrollo de helicópteros a medida que se comenzaron a desarrollar y producir motores que eran lo suficientemente potentes como para permitir helicópteros capaces de levantar humanos. [ cita requerida ]

Los primeros diseños de helicópteros utilizaban motores hechos a medida o motores rotativos diseñados para aviones, pero estos pronto fueron reemplazados por motores de automóviles más potentes y motores radiales . El factor único y más limitante del desarrollo de los helicópteros durante la primera mitad del siglo XX fue que la cantidad de potencia producida por un motor no pudo superar el peso del motor en vuelo vertical. Esto se superó en los primeros helicópteros exitosos utilizando los motores más pequeños disponibles. Cuando se desarrolló el motor plano y compacto, la industria de los helicópteros encontró un motor más ligero que se adaptaba fácilmente a los helicópteros pequeños, aunque se siguieron utilizando motores radiales para los helicópteros más grandes. [ cita requerida ]

Los motores de turbina revolucionaron la industria de la aviación; y el motor turboeje para uso de helicópteros, iniciado en diciembre de 1951 por el ya mencionado Kaman K-225, finalmente dio a los helicópteros un motor con una gran cantidad de potencia y una penalización de bajo peso. Los turboejes también son más confiables que los motores de pistón, especialmente cuando producen los altos niveles sostenidos de potencia que requiere un helicóptero. El motor de turboeje se pudo escalar al tamaño del helicóptero que se estaba diseñando, de modo que todos los modelos de helicópteros, excepto los más ligeros, funcionan con motores de turbina en la actualidad. [ cita requerida ]

Los motores a reacción especiales desarrollados para impulsar el rotor desde las puntas del rotor se denominan chorros de punta . Los chorros de punta alimentados por un compresor remoto se denominan chorros de punta fría, mientras que los propulsados ​​por escape de combustión se conocen como chorros de punta caliente. Un ejemplo de helicóptero a reacción frío es el Sud-Ouest Djinn , y un ejemplo de helicóptero a reacción con punta caliente es el YH-32 Hornet . [ cita requerida ]

Algunos helicópteros controlados por radio y vehículos aéreos no tripulados de tipo helicóptero más pequeños utilizan motores eléctricos o motores de motocicleta. [11] Los helicópteros radiocontrolados también pueden tener motores de pistón que utilizan combustibles distintos de la gasolina, como el nitrometano . Algunos motores de turbina que se usan comúnmente en helicópteros también pueden usar biodiesel en lugar de combustible para aviones. [12] [13]

También hay helicópteros propulsados ​​por humanos .

Controles de vuelo

Artículo principal: controles de vuelo de helicópteros
Controles de un Bell 206

Un helicóptero tiene cuatro entradas de control de vuelo. Estos son el cíclico, el colectivo, los pedales anti-torque y el acelerador. El control cíclico generalmente se encuentra entre las piernas del piloto y comúnmente se denomina palanca cíclica o simplemente cíclico . En la mayoría de los helicópteros, el cíclico es similar a un joystick. Sin embargo, el Robinson R22 y el Robinson R44 tienen un sistema de control cíclico de barra oscilante único y algunos helicópteros tienen un control cíclico que desciende a la cabina desde arriba.

El control se llama cíclico porque cambia el tono cíclico de las palas principales. El resultado es inclinar el disco del rotor en una dirección particular, lo que hace que el helicóptero se mueva en esa dirección. Si el piloto empuja el cíclico hacia adelante, el disco del rotor se inclina hacia adelante y el rotor produce un empuje en la dirección de avance. Si el piloto empuja el cíclico hacia un lado, el disco del rotor se inclina hacia ese lado y produce un empuje en esa dirección, lo que hace que el helicóptero vuele lateralmente.

El control de paso colectivo o colectivo está ubicado en el lado izquierdo del asiento del piloto con un control de fricción ajustable para evitar movimientos involuntarios. El colectivo cambia el ángulo de paso de todas las palas del rotor principal colectivamente (es decir, todas al mismo tiempo) e independientemente de su posición. Por lo tanto, si se realiza una entrada colectiva, todas las palas cambian por igual y el resultado es que el helicóptero aumenta o disminuye de altitud.

Un plato cíclico controla el paso colectivo y cíclico de las palas principales. El plato cíclico se mueve hacia arriba y hacia abajo, a lo largo del eje principal, para cambiar el paso de ambas palas. Esto hace que el helicóptero empuje el aire hacia abajo o hacia arriba, dependiendo del ángulo de ataque . El plato cíclico también puede cambiar su ángulo para mover el ángulo de las palas hacia adelante o hacia atrás, o hacia la izquierda y hacia la derecha, para hacer que el helicóptero se mueva en esas direcciones.

Los pedales anti-torque están ubicados en la misma posición que los pedales del timón en un avión de ala fija, y tienen un propósito similar, a saber, controlar la dirección en la que apunta el morro del avión. La aplicación del pedal en una dirección determinada cambia el paso de las palas del rotor de cola, aumentando o reduciendo el empuje producido por el rotor de cola y haciendo que el morro gire en la dirección del pedal aplicado. Los pedales cambian mecánicamente el paso del rotor de cola alterando la cantidad de empuje producido.

Los rotores de helicópteros están diseñados para operar en un rango estrecho de RPM . [14] [15] [16] [17] [18] El acelerador controla la potencia producida por el motor, que está conectado al rotor mediante una transmisión de relación fija. El propósito del acelerador es mantener suficiente potencia del motor para mantener las RPM del rotor dentro de los límites permitidos para que el rotor produzca suficiente sustentación para el vuelo. En los helicópteros de un solo motor, el control del acelerador es una empuñadura giratoria estilo motocicleta montada en el control colectivo, mientras que los helicópteros de dos motores tienen una palanca de potencia para cada motor.

Helicóptero compuesto

Un helicóptero compuesto tiene un sistema adicional de empuje y, por lo general, pequeñas alas fijas de talón . Esto descarga el rotor en crucero, lo que permite ralentizar su rotación , aumentando así la velocidad máxima de la aeronave. El Lockheed AH-56A Cheyenne desvió hasta el 90% de la potencia de su motor a una hélice de empuje durante el vuelo hacia adelante. [19]

Vuelo

Reproducir medios
Helicóptero flotando sobre barco en ejercicio de rescate

Hay tres condiciones de vuelo básicas para un helicóptero: vuelo estacionario , vuelo hacia adelante y la transición entre los dos.

Flotar

Flotar es la parte más desafiante de volar un helicóptero. Esto se debe a que un helicóptero genera su propio aire racheado mientras está en vuelo estacionario, que actúa contra el fuselaje y las superficies de control de vuelo. El resultado final son constantes entradas de control y correcciones por parte del piloto para mantener el helicóptero donde debe estar. [20] A pesar de la complejidad de la tarea, las entradas de control en un vuelo estacionario son simples. El cíclico se utiliza para eliminar la deriva en el plano horizontal, es decir, para controlar el avance y retroceso, la derecha y la izquierda. El colectivo se utiliza para mantener la altitud. Los pedales se utilizan para controlar la dirección del morro o el rumbo. Es la interacción de estos controles lo que hace que el vuelo estacionario sea tan difícil, ya que un ajuste en cualquier control requiere un ajuste de los otros dos, creando un ciclo de corrección constante.

Transición de vuelo estacionario a vuelo hacia adelante

A medida que un helicóptero se mueve de vuelo estacionario a vuelo hacia adelante, entra en un estado llamado sustentación de traslación que proporciona sustentación adicional sin aumentar la potencia. Este estado, más típicamente, ocurre cuando la velocidad aérea alcanza aproximadamente 16–24 nudos (30–44 km / h; 18–28 mph), y puede ser necesario para que un helicóptero obtenga el vuelo.

Vuelo de avance

En vuelo hacia adelante, los controles de vuelo de un helicóptero se comportan más como los de un avión de ala fija. Desplazar el cíclico hacia adelante hará que el morro se incline hacia abajo, con un aumento resultante en la velocidad aerodinámica y pérdida de altitud. El cíclico de popa hará que el morro se incline hacia arriba, lo que ralentizará el helicóptero y hará que suba. Aumentar el colectivo (potencia) mientras se mantiene una velocidad aerodinámica constante inducirá un ascenso, mientras que disminuir el colectivo provocará un descenso. La coordinación de estas dos entradas, colectivo descendente más cíclico de popa o colectivo ascendente más cíclico de avance, dará como resultado cambios de velocidad aerodinámica mientras se mantiene una altitud constante. Los pedales cumplen la misma función tanto en un helicóptero como en un avión de ala fija, para mantener un vuelo equilibrado. Esto se hace aplicando una entrada de pedal en la dirección que sea necesaria para centrar la bola en elindicador de giro y ladeado .

Usos

Un Dolphin HH-65 que demuestra la capacidad de rescate del polipasto

Debido a las características operativas del helicóptero, su capacidad para despegar y aterrizar verticalmente, y para flotar durante períodos de tiempo prolongados, así como las propiedades de manejo de la aeronave en condiciones de baja velocidad , se ha elegido para realizar tareas que antes no eran posible con otras aeronaves, o requirieron mucho tiempo o trabajo para realizar en tierra. Hoy en día, los usos de helicópteros incluyen transporte de personas y carga, usos militares, construcción, extinción de incendios, búsqueda y rescate , turismo , transporte médico, aplicación de la ley, agricultura, noticias y medios de comunicación y observación aérea , entre otros. [21]

Un helicóptero que se utiliza para transportar cargas conectadas a cables largos o eslingas se llama grúa aérea . Las grúas aéreas se utilizan para colocar equipos pesados, como torres de transmisión de radio y grandes unidades de aire acondicionado, en la parte superior de edificios altos, o cuando un elemento debe levantarse en un área remota, como una torre de radio levantada en la parte superior de un colina o montaña. Los helicópteros se utilizan como grúas aéreas en la industria maderera para levantar árboles del terreno donde los vehículos no pueden viajar y donde las preocupaciones ambientales prohíben la construcción de carreteras. [22] Estas operaciones se denominan palangre debido a la línea larga de una sola eslinga que se utiliza para transportar la carga. [23]

La operación de helicópteros no combativa más grande de la historia fue la operación de gestión de desastres que siguió al desastre nuclear de Chernobyl de 1986 . Cientos de pilotos participaron en misiones de observación y lanzamiento desde el aire , realizando docenas de salidas al día durante varios meses.

" Helitack " es el uso de helicópteros para combatir incendios forestales . [24] Los helicópteros se utilizan para la extinción de incendios aéreos (bombardeo de agua) y pueden estar equipados con tanques o llevar helibuckets . Los helibuckets, como el balde Bambi, generalmente se llenan sumergiendo el balde en lagos, ríos, embalses o tanques portátiles. Los tanques instalados en los helicópteros se llenan con una manguera mientras el helicóptero está en el suelo o el agua se extrae de los lagos o embalses a través de un tubo de respiración colgante mientras el helicóptero se cierne sobre la fuente de agua. Los helicópteros Helitack también se utilizan para llevar a los bomberos, que hacen rappelhasta zonas inaccesibles y reabastecimiento de bomberos. Los helicópteros de extinción de incendios comunes incluyen variantes del Bell 205 y el helitanker Erickson S-64 Aircrane.

Un Bell 205 tirando agua al fuego

Los helicópteros se utilizan como ambulancias aéreas para la asistencia médica de emergencia en situaciones en las que una ambulancia no puede llegar fácil o rápidamente al lugar de los hechos, o no puede transportar al paciente a un centro médico a tiempo. Los helicópteros también se utilizan cuando los pacientes necesitan ser transportados entre instalaciones médicas y el transporte aéreo es el método más práctico. Un helicóptero de ambulancia aérea está equipado para estabilizar y proporcionar tratamiento médico limitado a un paciente durante el vuelo. El uso de helicópteros como ambulancias aéreas a menudo se denomina " MEDEVAC " y los pacientes se denominan "transportados por aire" o "evacuados". Este uso fue pionero en la Guerra de Corea., cuando el tiempo para llegar a un centro médico se redujo a tres horas de las ocho horas necesarias en la Segunda Guerra Mundial , y se redujo aún más a dos horas con la Guerra de Vietnam . [25]

Los departamentos de policía y otros organismos encargados de hacer cumplir la ley utilizan helicópteros para perseguir a los sospechosos. Dado que los helicópteros pueden lograr una vista aérea única, a menudo se utilizan junto con la policía en tierra para informar sobre la ubicación y los movimientos de los sospechosos. A menudo se montan con equipos de iluminación y detección de calor para actividades nocturnas.

Las fuerzas militares utilizan helicópteros de ataque para realizar ataques aéreos sobre objetivos terrestres. Estos helicópteros están equipados con lanzadores de misiles y ametralladoras . Los helicópteros de transporte se utilizan para transportar tropas y suministros donde la falta de una pista de aterrizaje haría imposible el transporte en aviones de ala fija. El uso de helicópteros de transporte para entregar tropas como fuerza de ataque sobre un objetivo se conoce como " asalto aéreo ". Sistemas aéreos no tripulados (UAS) Los sistemas de helicópteros de diferentes tamaños son desarrollados por empresas para tareas de reconocimiento y vigilancia militares . Las fuerzas navales también utilizan helicópteros equipados consonar de inmersión para la guerra antisubmarina , ya que pueden operar desde barcos pequeños.

Las compañías petroleras alquilan helicópteros para trasladar trabajadores y piezas rápidamente a sitios de perforación remotos ubicados en el mar o en lugares remotos. La ventaja de la velocidad sobre los barcos hace que el alto costo operativo de los helicópteros sea rentable para garantizar que las plataformas petrolíferas continúen funcionando. Varias empresas se especializan en este tipo de operaciones.

La NASA está desarrollando el Mars Helicopter , un helicóptero de 1,8 kg (4,0 lb) que se lanzará para estudiar Marte (junto con un rover) en 2020. Dado que la atmósfera marciana es 100 veces más delgada que la de la Tierra, sus dos palas girarán a cerca de 3.000 revoluciones por minuto, aproximadamente 10 veces más rápido que el de un helicóptero terrestre. [26]

Mercado

Un Sikorsky S-64 Skycrane levantando una casa prefabricada

En 2017, se enviaron 926 helicópteros civiles por $ 3.68 mil millones, liderados por Airbus Helicopters con $ 1.87 mil millones por 369 helicópteros, Leonardo Helicopters con $ 806 millones por 102 (solo las primeras tres cuartas partes), Bell Helicopter con $ 696 millones por 132, luego Robinson Helicopter con $ 161 millones por 305. [27]

En octubre de 2018, la flota de helicópteros en servicio y almacenada de 38.570 con operadores civiles o gubernamentales estaba liderada por Robinson Helicopter con un 24,7%, seguida de Airbus Helicopters con un 24,4%, luego Bell con un 20,5 y Leonardo con un 8,4%, Russian Helicopters con un 7,7%. Sikorsky Aircraft con 7.2%, MD Helicopters con 3.4% y otros con 2.2%. El modelo más extendido es el de pistón Robinson R44 con 5.600, luego el H125 / AS350 con 3.600 unidades, seguido del Bell 206 con 3.400. La mayoría estaban en América del Norte con un 34,3%, luego en Europa con un 28,0%, seguida de Asia-Pacífico con un 18,6%, América Latina con un 11,6%, África con un 5,3% y Oriente Medio con un 1,7%. [28]

Historia

Diseño temprano

Ver también: helicóptero de bambú , Ciencia e invenciones de Leonardo da Vinci y el tornillo aéreo de Leonardo

Las primeras referencias para el vuelo vertical provienen de China. Desde alrededor del 400 a. C., [29] los niños chinos han jugado con juguetes voladores de bambú (o peonza china). [30] [31] [32] Este helicóptero de bambú se hace girar haciendo rodar un palo unido a un rotor. El giro crea elevación y el juguete vuela cuando se suelta. [29] El libro taoísta del siglo IV d. C. Baopuzi de Ge Hong (抱朴子 "Maestro que abraza la simplicidad") describe algunas de las ideas inherentes a los aviones de ala giratoria. [33]

En algunas pinturas y otras obras del Renacimiento aparecieron diseños similares al helicóptero de juguete chino. [34] En el siglo XVIII y principios del XIX, los científicos occidentales desarrollaron máquinas voladoras basadas en el juguete chino. [35]

El "tornillo aéreo" de Leonardo

No fue hasta principios de la década de 1480, cuando el erudito italiano Leonardo da Vinci creó un diseño para una máquina que podría describirse como un " tornillo aéreo ", que se realizó cualquier avance registrado hacia el vuelo vertical. Sus notas sugirieron que construyó pequeños modelos voladores, pero no había indicaciones de ninguna disposición para evitar que el rotor hiciera girar la nave. [36] [37] A medida que el conocimiento científico aumentó y se hizo más aceptado, la gente continuó persiguiendo la idea del vuelo vertical.

En julio de 1754, el ruso Mikhail Lomonosov había desarrollado un pequeño coaxial modelado a partir de la tapa china pero impulsado por un dispositivo de resorte enrollado [35] y lo demostró a la Academia de Ciencias de Rusia . Fue impulsado por un resorte y fue sugerido como un método para levantar instrumentos meteorológicos . En 1783, Christian de Launoy y su mecánico , Bienvenu, utilizaron una versión coaxial de la capota china en un modelo que consistía en plumas de vuelo de pavo contrarrotantes [35] como palas de rotor, y en 1784 lo demostraron a la Academia de Ciencias de Francia . Sir George Cayley, influenciado por una fascinación infantil por la peonza china, desarrolló un modelo de plumas, similar al de Launoy y Bienvenu, pero impulsado por bandas de goma. A finales de siglo, había progresado en el uso de láminas de estaño para las palas del rotor y resortes para la energía. Sus escritos sobre sus experimentos y modelos influirán en los futuros pioneros de la aviación. [36] Alphonse Pénaud más tarde desarrollaría juguetes de helicópteros modelo de rotor coaxial en 1870, también impulsados ​​por bandas de goma. Uno de estos juguetes, regalado por su padre, inspiraría a los hermanos Wright a perseguir el sueño de volar. [38]

Helicóptero experimental de Enrico Forlanini , 1877

En 1861, la palabra "helicóptero" fue acuñada por Gustave de Ponton d'Amécourt , un inventor francés que demostró un pequeño modelo a vapor. Si bien se celebró como un uso innovador de un nuevo metal, el aluminio, el modelo nunca despegó del suelo. La contribución lingüística de D'Amecourt sobreviviría para finalmente describir el vuelo vertical que había imaginado. La energía de vapor también fue popular entre otros inventores. En 1878, el vehículo no tripulado del italiano Enrico Forlanini , también propulsado por una máquina de vapor, se elevó a una altura de 12 metros (39 pies), donde flotó durante unos 20 segundos después de un despegue vertical. El diseño a vapor de Emmanuel Dieuaide presentaba rotores contrarrotantes accionados a través de una manguera de una caldera en el suelo.[36] En 1887 inventor parisino,Gustave Trouvé , construyó y voló un modelo de helicóptero eléctrico atado. [ cita requerida ]

En julio de 1901, tuvo lugar el vuelo inaugural del helicóptero de Hermann Ganswindt en Berlín-Schöneberg; este fue probablemente el primer vuelo impulsado por un motor más pesado que el aire que transportaba humanos. Max Skladanowsky tomó una película que cubre el evento , pero permanece perdida . [39]

En 1885, James Gordon Bennett, Jr. , le dio a Thomas Edison 1.000 dólares (equivalentes a 28.000 dólares en la actualidad) para realizar experimentos para desarrollar el vuelo. Edison construyó un helicóptero y usó el papel como indicador de cotización para crear algodón pólvora , con el que intentó alimentar un motor de combustión interna. El helicóptero resultó dañado por explosiones y uno de sus trabajadores resultó gravemente quemado. Edison informó que se necesitaría un motor con una proporción de tres a cuatro libras por caballo de fuerza producido para tener éxito, según sus experimentos. [40] Ján Bahýľ , un inventor eslovaco , adaptó el motor de combustión interna para impulsar su modelo de helicóptero que alcanzó una altura de 0,5 metros (1,6 pies) en 1901. El 5 de mayo de 1905, su helicóptero alcanzó los 4 metros (13 pies) de altitud y voló por más de 1.500 metros (4.900 pies). [41] En 1908, Edison patentó su propio diseño para un helicóptero propulsado por un motor de gasolina con cometas de caja unidas a un mástil mediante cables para un rotor, [42] pero nunca voló. [43]

Primeros vuelos

En 1906, dos hermanos franceses, Jacques y Louis Breguet , comenzaron a experimentar con perfiles aerodinámicos para helicópteros. En 1907, esos experimentos dieron como resultado el Gyroplane No.1 , posiblemente como el primer ejemplo conocido de un quadcopter. Aunque existe cierta incertidumbre sobre la fecha, en algún momento entre el 14 de agosto y el 29 de septiembre de 1907, el Gyroplane No. 1 levantó a su piloto en el aire unos 0,6 metros (2 pies) durante un minuto. [6] El Gyroplane No.  1 demostró ser extremadamente inestable y requirió un hombre en cada esquina de la estructura del avión para mantenerlo firme. Por esta razón, los vuelos del Gyroplane No.  1 se consideran el primer vuelo tripulado de un helicóptero, pero no un vuelo libre o sin ataduras.

Helicóptero de Paul Cornu, 1907

Ese mismo año, el inventor francés Paul Cornu diseñó y construyó el helicóptero Cornu que utilizaba dos rotores contrarrotantes de 6,1 metros (20 pies) impulsados ​​por un motor Antoinette de 24 CV (18 kW) . El 13 de noviembre de 1907, elevó a su inventor a 0,3 metros (1 pie) y permaneció en el aire durante 20 segundos. Aunque este vuelo no superó el vuelo del Gyroplane No. 1, se informó que fue el primer vuelo verdaderamente libre con un piloto. [n 1] El helicóptero de Cornu completó algunos vuelos más y alcanzó una altura de casi 2,0 metros (6,5 pies), pero demostró ser inestable y fue abandonado. [6]

En 1911, el filósofo y economista esloveno Ivan Slokar patentó una configuración de helicóptero. [44] [45] [46]

El inventor danés Jacob Ellehammer construyó el helicóptero Ellehammer en 1912. Consistía en un bastidor equipado con dos discos contrarrotantes, cada uno de los cuales estaba equipado con seis paletas alrededor de su circunferencia. Después de las pruebas en interiores, la aeronave se demostró al aire libre y realizó varios despegues libres. Los experimentos con el helicóptero continuaron hasta septiembre de 1916, cuando se volcó durante el despegue, destruyendo sus rotores. [47]

Durante la Primera Guerra Mundial , Austria-Hungría desarrolló el PKZ , un prototipo de helicóptero experimental, con dos aviones construidos.

Desarrollo temprano

Reproducir medios
Película muda de un vuelo de prueba del helicóptero de Pescara, 1922. EYE Film Institute Netherlands .

A principios de la década de 1920, el argentino Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio , mientras trabajaba en Europa, demostró una de las primeras aplicaciones exitosas del tono cíclico. [6] Los rotores biplanos coaxiales, contrarrotantes, podrían deformarse para aumentar y disminuir cíclicamente la sustentación que producen. El cubo del rotor también podría inclinarse hacia adelante algunos grados, lo que permite que la aeronave se mueva hacia adelante sin una hélice separada para empujarla o tirar de ella. Pateras-Pescara también pudo demostrar el principio de autorrotación . En enero de 1924,  se probó el helicóptero No. 1 de Pescara, pero se descubrió que no tenía suficiente potencia y no podía levantar su propio peso. A su 2F le fue mejor y estableció un récord. [48]El gobierno británico financió una investigación adicional de Pescara que resultó en el helicóptero n. ° 3, propulsado por un motor radial de 250 caballos de fuerza (190 kW) que podía volar hasta diez minutos. [49] [50]

En marzo de 1923, la revista Time informó que Thomas Edison envió al Dr. George de Bothezaat una felicitación por un exitoso vuelo de prueba en helicóptero. Edison escribió: "Hasta donde yo sé, ustedes han producido el primer helicóptero exitoso". El helicóptero fue probado en McCook's Field y permaneció en el aire durante 2 minutos y 45 segundos a una altura de 15 pies. [51]

El 14 de abril de 1924, el francés Étienne Oehmichen estableció el primer récord mundial de helicópteros reconocido por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), volando su helicóptero quadrotor 360 metros (1.180 pies). [52] El 18 de  abril de 1924, Pescara batió el récord de Oemichen, volando una distancia de 736 metros (2415 pies) [48] (casi 0,80 kilómetros o 0,5 millas) en 4 minutos y 11 segundos (aproximadamente 13 km / ho 8 mph), manteniendo una altura de 1,8 metros (6 pies). [53] El 4 de  mayo, Oehmichen completó el primer vuelo en helicóptero de circuito cerrado de un kilómetro (0,62 millas) en 7 minutos y 40 segundos con su máquina No. 2. [6] [54]

En los EE. UU., George de Bothezat construyó el helicóptero quadrotor de Bothezat para el Servicio Aéreo del Ejército de los Estados Unidos, pero el Ejército canceló el programa en 1924 y el avión fue desguazado. [ cita requerida ]

Albert Gillis von Baumhauer , un ingeniero aeronáutico holandés, comenzó a estudiar diseño de helicópteros en 1923. Su primer prototipo "voló" ("saltó" y flotó en la realidad) el 24 de septiembre de 1925, [55] con el capitán de la rama aérea holandesa Floris Albert van. Heijst en los controles. Los controles que utilizó van Heijst fueron los inventos de von Baumhauer, el cíclico y el colectivo . [56] [57] Las patentes fueron otorgadas a von Baumhauer por sus controles cíclicos y colectivos por el ministerio de aviación británico el 31 de  enero de 1927, bajo el número de patente 265.272. [ cita requerida ]

En 1927, [58] Engelbert Zaschka de Alemania construyó un helicóptero, equipado con dos rotores, en el que se utilizó un giroscopio para aumentar la estabilidad y sirve como acumulador de energía para un vuelo en planeo para realizar un aterrizaje. El avión de Zaschka, el primer helicóptero que funcionó con tanto éxito en miniatura, no solo se eleva y desciende verticalmente, sino que puede permanecer estacionario a cualquier altura. [59] [60]

En 1928, el ingeniero de aviación húngaro Oszkár Asbóth construyó un prototipo de helicóptero que despegó y aterrizó al menos 182 veces, con una duración máxima de vuelo único de 53 minutos. [61] [62]

En 1930, el ingeniero italiano Corradino D'Ascanio construyó su D'AT3, un helicóptero coaxial. Su máquina relativamente grande tenía dos rotores contrarrotantes de dos palas. El control se logró mediante el uso de alas auxiliares o servo-lengüetas en los bordes posteriores de las palas, [63] un concepto que luego fue adoptado por otros diseñadores de helicópteros, incluidos Bleeker y Kaman. Se utilizaron tres pequeñas hélices montadas en la estructura del avión para un control adicional de cabeceo, balanceo y guiñada. El D'AT3 mantuvo modestos récords FAI de velocidad y altitud para el momento, incluida la altitud (18 mo 59 pies), la duración (8 minutos y 45 segundos) y la distancia volada (1078 mo 3540 pies). [63] [64]

Primer helicóptero práctico

El ingeniero y piloto aeronáutico español Juan de la Cierva inventó el autogiro a principios de la década de 1920, convirtiéndose en el primer helicóptero práctico. [65] En 1928, de la Cierva voló con éxito un autogiro a través del Canal de la Mancha, de Londres a París. [66] En 1934, un autogiro se convirtió en el primer helicóptero en despegar y aterrizar con éxito en la cubierta de un barco. [67] Ese mismo año, el autogiro fue empleado por el ejército español durante la revuelta de Asturias , convirtiéndose en el primer despliegue militar de una rotocraft. Los autogiros también se emplearon en Nueva Jersey y Pensilvaniapara entregar correo y periódicos antes de la invención del helicóptero. [68] Aunque carece de verdadera capacidad de vuelo vertical, el trabajo en el autogiro constituye la base para el análisis de helicópteros. [69]

Éxito con un solo rotor de elevación

En la Unión Soviética, Boris N. Yuriev y Alexei M. Cheremukhin, dos ingenieros aeronáuticos que trabajaban en el Tsentralniy Aerogidrodinamicheskiy Institut (TsAGI o el Instituto Central Aerohidrodinámico), construyeron y volaron el helicóptero TsAGI 1-EA con un solo rotor de elevación estructura de tubería abierta, un rotor de elevación principal de cuatro palas y juegos gemelos de rotores anti-torque de dos palas de 1.8 metros (5.9 pies) de diámetro: un juego de dos en la punta y un juego de dos en la cola. Impulsado por dos centrales eléctricas M-2, copias mejoradas del motor rotativo de salida Gnome Monosoupape 9 Tipo B-2 de 100 CV de la Primera Guerra Mundial, el TsAGI 1-EA realizó varios vuelos a baja altitud. [70]El 14 de agosto de 1932, Cheremukhin logró llevar el 1-EA a una altitud no oficial de 605 metros (1.985 pies), rompiendo el logro anterior de d'Ascanio. Sin embargo, como la Unión Soviética aún no era miembro de la FAI , el historial de Cheremukhin no se reconoció. [71]

Nicolas Florine , un ingeniero ruso, construyó la primera máquina de doble rotor en tándem para realizar un vuelo libre. Voló en Sint-Genesius-Rode , en el Laboratoire Aérotechnique de Belgique (ahora Instituto von Karman ) en abril de 1933, y alcanzó una altitud de seis metros (20 pies) y una resistencia de ocho minutos. Florine eligió una configuración de co-rotación porque la estabilidad giroscópica de los rotores no se cancelaría. Por lo tanto, los rotores tuvieron que inclinarse ligeramente en direcciones opuestas para contrarrestar el par. El uso de rotores sin bisagras y co-rotación también minimizó la tensión en el casco. En ese momento, era uno de los helicópteros más estables que existían. [72]

El Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire fue construido en 1933. Era un helicóptero coaxial, contrarrotante. Después de muchas pruebas en tierra y un accidente, tomó vuelo por primera vez el 26 de junio de 1935. En poco tiempo, la aeronave estaba estableciendo récords con el piloto Maurice Claisse a los mandos. El 14 de diciembre de 1935, estableció un récord de vuelo en circuito cerrado con un diámetro de 500 metros (1.600 pies). [73] Al año siguiente, el 26 de septiembre de 1936, Claisse estableció un récord de altura de 158 metros (518 pies). [74] Y, finalmente, el 24 de noviembre de 1936, estableció un récord de duración de vuelo de una hora, dos minutos y 50 segundos [75] en un circuito cerrado de 44 kilómetros (27 millas) a 44,7 kilómetros por hora (27,8 mph). El avión fue destruido en 1943 por un aliado ataque aéreo en el aeropuerto de Villacoublay . [76]

Inicios estadounidenses de un solo rotor

El inventor estadounidense Arthur M. Young comenzó a trabajar en modelos de helicópteros en 1928 utilizando motores de suspensión eléctricos convertidos para impulsar la cabeza del rotor. Young inventó la barra estabilizadora y la patentó poco después. Un amigo en común le presentó a Young a Lawrence Dale, quien una vez que vio su trabajo le pidió que se uniera a la compañía Bell Aircraft. Cuando Young llegó a Bell en 1941, firmó su patente y comenzó a trabajar en el helicóptero. Su presupuesto era de 250.000 dólares (equivalente a 4,3 millones de dólares en la actualidad) para construir dos helicópteros en funcionamiento. En solo seis meses completaron el primer Bell Model 1, que generó el Bell Model 30 , luego sucedido por el Bell 47. [77]

Nacimiento de una industria

Igor Sikorsky y el primer helicóptero producido en serie del mundo, el Sikorsky R-4 , 1944

Heinrich Focke en Focke-Wulf obtuvo la licencia para producir el autogiro Cierva C.30 en 1933. Focke diseñó el primer helicóptero práctico transversal de dos rotores del mundo , el Focke-Wulf Fw 61 , que voló por primera vez el 26 de junio de 1936. El Fw 61 se rompió todos los récords mundiales de helicópteros en 1937, lo que demuestra una envolvente de vuelo que solo antes había logrado el autogiro.

Durante la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi utilizó helicópteros en pequeñas cantidades para observación, transporte y evacuación médica. El Flettner Fl 282 Kolibri synchropter -usando la misma configuración básica como Anton Flettner propia pionero 's Fl 265 -¿Fue utiliza en el Mediterráneo, mientras que el Focke Achgelis Fa 223 Drache helicóptero de doble rotor fue utilizado en Europa. [ cita requerida ] Los bombardeos extensos de las fuerzas aliadas impidieron que Alemania produjera helicópteros en grandes cantidades durante la guerra.

En los Estados Unidos, el ingeniero nacido en Rusia Igor Sikorsky y Wynn Laurence LePage compitieron para producir el primer helicóptero del ejército estadounidense. LePage recibió los derechos de patente para desarrollar helicópteros con el modelo del Fw 61 y construyó el XR-1 . [78] Mientras tanto, Sikorsky se decidió por un diseño de rotor único más simple, el VS-300 , que resultó ser el primer diseño práctico de helicóptero de rotor elevador único. Después de experimentar con configuraciones para contrarrestar el par producido por el rotor principal único, Sikorsky se decidió por un rotor único más pequeño montado en el brazo de cola.

Desarrollado a partir del VS-300, el R-4 de Sikorsky fue el primer helicóptero producido en masa a gran escala, con una orden de producción de 100 aviones. El R-4 fue el único helicóptero aliado que sirvió en la Segunda Guerra Mundial, principalmente para búsqueda y rescate (por el 1er Grupo de Comando Aéreo de la USAAF ) en la campaña de Birmania ; [79] en Alaska; y en otras áreas con terreno accidentado. La producción total alcanzó los 131 helicópteros antes de que el R-4 fuera reemplazado por otros helicópteros Sikorsky como el R-5 y el R-6 . En total, Sikorsky produjo más de 400 helicópteros antes del final de la Segunda Guerra Mundial. [80]

Mientras LePage y Sikorsky construían sus helicópteros para el ejército, Bell Aircraft contrató a Arthur Young para ayudar a construir un helicóptero utilizando el diseño de rotor oscilante de dos palas de Young , que usaba una barra estabilizadora ponderada colocada en un ángulo de 90 ° con las palas del rotor. El helicóptero modelo 30 posterior mostró la simplicidad del diseño y la facilidad de uso. El Modelo 30 se convirtió en el Bell 47 , que se convirtió en el primer helicóptero certificado para uso civil en los Estados Unidos. Producido en varios países, el Bell 47 fue el modelo de helicóptero más popular durante casi 30 años.

Edad de la turbina

Ver también: Turbina de gas y turboeje

En 1951, a instancias de sus contactos en el Departamento de la Armada, Charles Kaman modificó su sincróptero K-225 , un diseño para un concepto de helicóptero de doble rotor iniciado por Anton Flettner en 1939, con el ya mencionado Fl 265 con motor de pistón. diseño en Alemania - con un nuevo tipo de motor, el motor turboeje . Esta adaptación del motor de turbina proporcionó una gran cantidad de potencia al helicóptero de Kaman con una penalización de peso menor que los motores de pistón, con sus pesados ​​bloques de motor y componentes auxiliares. El 11 de diciembre de 1951, el Kaman K-225 se convirtió en el primer helicóptero propulsado por turbinas del mundo. Dos años más tarde, el 26 de marzo de 1954, un helicóptero Kaman de la Armada HTK-1 modificado, se convirtió en el primer helicóptero de dos turbinas en volar. [81] Sin embargo, fue el Sud Aviation Alouette II el que se convertiría en el primer helicóptero fabricado con un motor de turbina. [82]

Los helicópteros confiables capaces de realizar un vuelo estacionario estable se desarrollaron décadas después de los aviones de ala fija. Esto se debe en gran parte a los requisitos de densidad de potencia del motor más altos que los de los aviones de ala fija. Las mejoras en combustibles y motores durante la primera mitad del siglo XX fueron un factor crítico en el desarrollo de helicópteros. La disponibilidad de motores turboeje ligeros en la segunda mitad del siglo XX condujo al desarrollo de helicópteros más grandes, más rápidos y de mayor rendimiento. Si bien los helicópteros más pequeños y menos costosos todavía usan motores de pistón, los motores de turboeje son el motor preferido para los helicópteros en la actualidad.

La seguridad

Un Kamov Ka-50 de la Fuerza Aérea rusa utiliza un sistema de rotor coaxial

Límite de velocidad máxima

Hay varias razones por las que un helicóptero no puede volar tan rápido como un avión de ala fija. Cuando el helicóptero está en vuelo estacionario, las puntas exteriores del rotor viajan a una velocidad determinada por la longitud de la pala y la velocidad de rotación. En un helicóptero en movimiento, sin embargo, la velocidad de las palas en relación con el aire depende de la velocidad del helicóptero, así como de su velocidad de rotación. La velocidad aerodinámica de la pala del rotor que avanza es mucho mayor que la del helicóptero en sí. Es posible que esta hoja exceda la velocidad del sonido y, por lo tanto, produzca un arrastre y una vibración mucho mayores .

Al mismo tiempo, la hoja que avanza crea más sustentación viajando hacia adelante, la hoja que se retira produce menos sustentación. Si la aeronave acelerara a la velocidad del aire a la que giran las puntas de las palas, la pala que se retira pasa a través del aire moviéndose a la misma velocidad de la pala y no produce elevación alguna, lo que resulta en tensiones de torsión muy altas en el eje central que pueden vuelque hacia abajo el lado de la hoja que retrocede del vehículo y provocará una pérdida de control. Las cuchillas dobles que giran en sentido contrario evitan esta situación debido a que tienen dos cuchillas que avanzan y dos que se retiran con fuerzas equilibradas.

Debido a que la pala que avanza tiene una mayor velocidad aerodinámica que la pala que se retira y genera una asimetría de sustentación , las palas del rotor están diseñadas para "aletear" - levantarse y girar de tal manera que la pala que avanza se aletea y desarrolla un ángulo de ataque más pequeño. Por el contrario, la hoja en retirada se aletea hacia abajo, desarrolla un mayor ángulo de ataque y genera más sustentación. A altas velocidades, la fuerza sobre los rotores es tal que "aletean" excesivamente, y la pala que se retira puede alcanzar un ángulo demasiado alto y detenerse. Por esta razón, la velocidad máxima segura hacia adelante de un helicóptero recibe una calificación de diseño llamada V NE , velocidad, nunca exceda . [83] Además, es posible que el helicóptero vuele a una velocidad aerodinámica en la que una cantidad excesiva de la pala en retirada se atasque, lo que da como resultado una alta vibración, cabeceo y rodar hacia la pala en retirada.

Ruido

Un helicóptero Eurocopter EC120 demuestra su agilidad con un barril

Durante los últimos años del siglo XX, los diseñadores comenzaron a trabajar en la reducción del ruido de los helicópteros . Las comunidades urbanas a menudo han expresado una gran aversión por la aviación ruidosa o los aviones ruidosos, y los helicópteros de policía y pasajeros pueden ser impopulares debido al sonido. Los rediseños siguieron al cierre de algunos helipuertos de la ciudad y la acción del gobierno para restringir las rutas de vuelo en los parques nacionales y otros lugares de belleza natural.

Vibración

Los helicópteros también vibran; un helicóptero no ajustado puede vibrar tanto fácilmente que se sacudirá en pedazos. Para reducir la vibración, todos los helicópteros tienen ajustes de rotor para altura y peso. La altura de la hoja se ajusta cambiando el paso de la hoja. El peso se ajusta agregando o quitando pesos en la cabeza del rotor y / o en las tapas de los extremos de las palas. La mayoría también tiene amortiguadores de vibraciones para altura y paso. Algunos también utilizan sistemas de retroalimentación mecánica para detectar y contrarrestar la vibración. Por lo general, el sistema de retroalimentación utiliza una masa como "referencia estable" y un enlace de la masa opera un flap para ajustar el ángulo de ataque del rotor.para contrarrestar la vibración. El ajuste es difícil en parte porque la medición de la vibración es difícil, por lo general requiere acelerómetros sofisticados montados en todo el fuselaje y las cajas de cambios. El sistema de medición de ajuste de vibración de las palas más común es utilizar una lámpara de destello estroboscópica y observar las marcas pintadas o los reflectores de colores en la parte inferior de las palas del rotor. El sistema tradicional de baja tecnología consiste en montar tizas de colores en las puntas del rotor y ver cómo marcan una hoja de lino. Los sistemas de monitoreo de uso y salud (HUMS) brindan monitoreo de vibraciones y soluciones de balanceo y seguimiento del rotor para limitar la vibración. [84]La vibración de la caja de cambios a menudo requiere una revisión o reemplazo de la caja de cambios. Las vibraciones de la caja de cambios o del tren de transmisión pueden ser extremadamente dañinas para el piloto. Los más graves son el dolor, el entumecimiento, la pérdida de la discriminación táctil y la destreza.

Pérdida de efectividad del rotor de cola

Para un helicóptero estándar con un solo rotor principal, las puntas de las palas del rotor principal producen un anillo de vórtice en el aire, que es un flujo de aire en espiral y que gira circularmente. A medida que la nave avanza, estos vórtices se alejan detrás de la nave.

Al planear con un viento cruzado diagonal hacia adelante, o moverse en una dirección diagonal hacia adelante, los vórtices giratorios que salen de las palas del rotor principal se alinearán con la rotación del rotor de cola y causarán una inestabilidad en el control de vuelo. [85]

Cuando los vórtices de arrastre que chocan con el rotor de cola giran en la misma dirección, esto provoca una pérdida de empuje del rotor de cola. Cuando los vórtices de arrastre giran en la dirección opuesta al rotor de cola, el empuje aumenta. Se requiere el uso de pedales para ajustar el ángulo de ataque del rotor de cola, para compensar estas inestabilidades.

Estos problemas se deben a que el rotor de cola expuesto corta al aire libre alrededor de la parte trasera del vehículo. Este problema desaparece cuando la cola se canaliza, utilizando un impulsor interno encerrado en la cola y un chorro de aire a alta presión hacia los lados de la cola, ya que los vórtices del rotor principal no pueden afectar el funcionamiento de un impulsor interno.

Azimut de viento crítico

Para un helicóptero estándar con un solo rotor principal, mantener un vuelo estable con viento cruzado presenta un problema adicional de control de vuelo, donde los vientos cruzados fuertes desde ciertos ángulos aumentarán o disminuirán la sustentación de los rotores principales. Este efecto también se activa en una condición sin viento cuando se mueve la nave en diagonal en varias direcciones, dependiendo de la dirección de rotación del rotor principal. [86]

Esto puede provocar una pérdida de control y un accidente o un aterrizaje forzoso cuando se opera en altitudes bajas, debido a la pérdida repentina e inesperada de sustentación y al tiempo y la distancia insuficientes disponibles para recuperarse.

Transmisión

Los aviones convencionales de ala giratoria utilizan un conjunto de complejas cajas de cambios mecánicas para convertir la alta velocidad de rotación de las turbinas de gas en la baja velocidad requerida para impulsar los rotores principal y de cola. A diferencia de las centrales eléctricas, las cajas de cambios mecánicas no se pueden duplicar (por redundancia) y siempre han sido un punto débil importante en la confiabilidad de los helicópteros. Las fallas catastróficas de los engranajes en vuelo a menudo provocan el atasco de la caja de engranajes y la muerte posterior, mientras que la pérdida de lubricación puede provocar un incendio a bordo. [ cita requerida ] Otra debilidad de las cajas de cambios mecánicas es su limitación de potencia transitoria, debido a los límites de fatiga estructural. Estudios recientes de la EASA señalan que los motores y las transmisiones son la principal causa de accidentes justo después de errores del piloto. [87]

Por el contrario, las transmisiones electromagnéticas no utilizan partes en contacto; por lo tanto, la lubricación se puede simplificar o eliminar drásticamente. Su redundancia inherente ofrece una buena resistencia a un solo punto de falla. La ausencia de engranajes permite transitorios de alta potencia sin impacto en la vida útil. El concepto de propulsión eléctrica aplicado a helicópteros y propulsión electromagnética fue llevado a la realidad por Pascal Chretien, quien diseñó, construyó y voló el primer helicóptero eléctrico del mundo que transportaba hombres y volaba libremente. El concepto se tomó desde el modelo de diseño conceptual asistido por computadora el 10 de septiembre de 2010 hasta la primera prueba al 30% de potencia el 1 de marzo de 2011, menos de seis meses. El avión voló por primera vez el 12 de agosto de 2011. Todo el desarrollo se llevó a cabo en Venelles, Francia. [88][89]

Peligros

Al igual que con cualquier vehículo en movimiento, la operación insegura podría resultar en la pérdida de control, daños estructurales o la muerte. La siguiente es una lista de algunos de los peligros potenciales para los helicópteros:

  • Asentamiento con potencia es cuando la aeronave no tiene potencia suficiente para detener su descenso. Este peligro puede convertirse en un estado de anillo de vórtice si no se corrige a tiempo. [90]
  • El estado del anillo de vórtice es un peligro inducido por una combinación de baja velocidad aerodinámica, alta potencia y alta velocidad de descenso. Los vórtices de la punta del rotor circulan desde el aire de alta presión debajo del disco del rotor hasta el aire de baja presión sobre el disco, de modo que el helicóptero se asienta en su propio flujo de aire descendente. [90] Agregar más potencia aumenta la tasa de circulación del aire y agrava la situación. A veces se confunde con asentarse con potencia, pero son aerodinámicamente diferentes.
  • La pérdida de la pala en retirada se experimenta durante el vuelo a alta velocidad y es el factor limitante más común de la velocidad de avance de un helicóptero.
  • La resonancia del suelo es una vibración que se refuerza a sí misma y se produce cuando el espacio entre avance y retraso de las palas de un sistema de rotor articulado se vuelve irregular.
  • La condición de baja G es un cambio abrupto de un estado de fuerza G positiva a un estado de fuerza G negativa que da como resultado la pérdida de sustentación (disco descargado) y el posterior vuelco. Si se aplica un cíclico de popa mientras el disco está descargado, el rotor principal podría golpear la cola provocando una falla catastrófica. [91]
  • Vuelco dinámico en el que el helicóptero gira alrededor de uno de los patines y se `` tira '' de costado (casi como un bucle de tierra de un avión de ala fija ).
  • Fallas del tren motriz , especialmente aquellas que ocurren dentro del área sombreada del diagrama de altura-velocidad .
  • Fallas del rotor de cola que se producen por un mal funcionamiento mecánico del sistema de control del rotor de cola o por una pérdida de la autoridad de empuje del rotor de cola, lo que se denomina "pérdida de la eficacia del rotor de cola" (LTE).
  • Apagón en condiciones de mucho polvo o apagón en condiciones de nieve.
  • RPM del rotor bajas, o "caída del rotor", es cuando el motor no puede impulsar las palas a las RPM suficientes para mantener el vuelo.
  • Sobrevelocidad del rotor, que puede sobrecargar los cojinetes del paso del cubo del rotor (rebordear) y, si es lo suficientemente grave, provocar la separación de las palas de la aeronave.
  • Choques con alambres y árboles debido a operaciones a baja altitud y despegues y aterrizajes en lugares remotos. [92]
  • Vuelo controlado hacia el terreno en el que la aeronave vuela hacia el suelo de forma involuntaria debido a la falta de conciencia de la situación.
  • Golpes de mástil en algunos helicópteros [93]

Lista de accidentes fatales

El helicóptero más mortífero se estrella por número de muertos
FechaOperadorAeronaveEvento y lugarNúmero de muertos
19 de agosto de 2002RusiaMil Mi-26Derribado sobre Chechenia127
9 de diciembre de 1982NicaraguaMil Mi-8Derribado por rebeldes de Sandinistán mientras transportaba a 88 personas. Los 84 pasajeros murieron y los cuatro miembros de la tripulación sobrevivieron. [94]84
4 de febrero de 1997IsraelSemental marino Sikorsky CH-53 (x2)Colisión sobre Israel73
14 de diciembre de 1992Rusia (Fuerza Aérea Rusa)Mil Mi-8Derribado por fuerzas georgianas en Abjasia utilizando SA-14 MANPAD, a pesar de una fuerte escolta. Tres tripulantes y 58 pasajeros, compuestos principalmente por refugiados rusos. [95]61
4 de octubre de 1993GeorgiaMil Mi-8Derribado por las fuerzas rusas cuando transportaba a 60 refugiados del este de Abjasia; todos a bordo murieron. [95]60
10 de mayo de 1977IsraelCH-53Accidente cerca de Yitav en el Valle del Jordán54
8 de enero de 1968Estados UnidosSikorsky CH-53A Sea Stallion , USMCAccidente cerca de la base de combate Đông Hà en Vietnam del Sur . Los cinco tripulantes y 41 pasajeros murieron.46 [96]
11 de julio de 1972Estados UnidosSikorsky CH-53D Sea Stallion , USMCDerribado por un misil cerca de Quảng Trị en Vietnam del Sur. Seis marines estadounidenses y 50 marines vietnamitas a bordo. Tres marines estadounidenses y 43 marines vietnamitas murieron.46 [97]
11 de septiembre de 1982Estados UnidosBoeing CH-47 Chinook , Ejército de EE. UU.Choque en un espectáculo aéreo en Mannheim , luego ubicado en Alemania Occidental .46 [98]
6 de noviembre de 1986Helicópteros internacionales británicosBoeing 234LR ChinookAccidente en las islas Shetland45
28 de enero de 1992AzerbaiyánMil Mi-8Derribar44
3 de julio de 2009Pakistán (Ejército de Pakistán)Mil Mi-17Choque41
6 de agosto de 2011Estados UnidosChinook CH-47Derribo , Afganistán38 [99]
18 de agosto de 1971Estados UnidosCH-47 Chinook, Ejército de EE. UU.Choque cerca de Pegnitz , luego ubicado en Alemania Occidental. Los cuatro tripulantes y 33 pasajeros murieron.37 [100]
26 de enero de 2005Estados UnidosSikorsky CH-53E Super Stallion , USMCAccidente aterrizó cerca de Ar Rutbah , Irak31 [101]

Récords mundiales

Tipo de registroRegistroHelicópteroPiloto (s)FechaLocalizaciónNotaReferencia
Velocidad400,87 km / h (249,09 mph)Lince de WestlandJohn Trevor Egginton (Reino Unido)11 de agosto de 1986Reino Unido[102]
Distancia sin aterrizar3.561,55 km (2.213,04 millas)Hughes YOH-6ARobert G. Ferry (Estados Unidos)6 de abril de 1966Estados Unidos[103]
Velocidad alrededor del mundo136,7 km / h (84,9 mph)Agusta A109S GrandScott Kasprowicz (Estados Unidos)18 de agosto de 2008Desde y hacia la ciudad de Nueva York a
través de Europa, Rusia, Alaska, Canadá		Sin repostaje en vuelo[104]
Mayor altitud sin carga útil12,442 m (40,820 pies)Aerospatiale LamaJean Boulet (Francia)21 de junio de 1972Francia[105]
Altitud de vuelo más alta11,010 m (36,120 pies)Sikorsky CH-54 TarheIglesia James K.4 de noviembre de 1971Estados Unidos[106]
Altitud con carga útil de 40 toneladas 2.255 m (7.398 pies)Mil V-12Vasily Kolochenko y col.6 de agosto de 1969URSS[107]
Despegue más alto (turbina)8.848 m (29.029 pies)Eurocopter AS350Didier Delsalle14 de mayo de 2005Nepalel Monte Everest[108]
Despegue más alto (pistón)4.300,7 m (14.110 pies)Robinson R44Mark Young12 de octubre de 2009Estados UnidosPike's Peak, Colorado[109]
Primer vuelo eléctrico tripuladoHover puramente eléctricoPrototipo de la solución FPascal Chretien12 de agosto de 2011FranciaVenelles[110]
El ascensor más largo impulsado por humanosPedaleo, elevación 64 s de resistencia, 3,3 m de altura; ancho diagonal: 46,9 mAeroVelo Atlas , 4 rotoresDr. Todd Reichert13 de junio de 2013CanadáEstadio de fútbol cubierto; Ganador del concurso Igor I. Sikorsky[111]

Ver también

  • Helicóptero mochila
  • Cyclogyro
  • Carga de disco
  • Gyrodyne
  • Dinámica de helicópteros
  • Diagrama de altura-velocidad del helicóptero
  • Fabricante de helicópteros
  • Entrenamiento de escape submarino en helicóptero
  • Tuerca de Jesús , la tuerca grande central superior que sujeta el rotor
  • Lista de aerolíneas de helicópteros
  • Lista de helicópteros
  • Monocóptero
  • Efecto de flujo transversal
  • Helicóptero utilitario
  • Sistema de protección contra golpes de alambre , "WSPS" para helicópteros

Referencias

Notas

  1. ^ Leishman, Dr. J. Gordon, miembro técnico de AHS International. "Papel." Archivado el 1 de octubre de 2008 en el64º Foro Anual Wayback Machine de la American Helicopter Society International, sobre la capacidad aerodinámica del diseño de Cornu, argumentando que la aeronave carecía de la potencia y la carga del rotor para despegar del suelo en un vuelo tripulado.

Notas al pie

  1. ^ GEN ἕλικος helikos (la κ siendo romanizada como c ); vea ἕλιξ y ἕλιξ (como adjetivo) . Liddell, Henry George ; Scott, Robert ; Un léxico griego-inglés en el Proyecto Perseus .
  2. ^ πτερόν  en Liddell y Scott .
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  4. ^ Por diversas razones, la palabra es a menudo erróneamente, desde un punto de vista etimológico, analizado por personas de habla inglesa en heli y helicóptero ; ver "helicóptero" . El diccionario gratuito . Archivado desde el original el 31 de octubre de 2014 . Consultado el 30 de octubre de 2014 .
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  8. ^ https://www.nasa.gov/audience/forstudents/5-8/features/nasa-knows/what-is-a-helicopter-58.html
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