Un piloto de helicóptero manipula los controles de vuelo del helicóptero para lograr y mantener un vuelo aerodinámico controlado . [1] Los cambios en el sistema de control de vuelo de la aeronave se transmiten mecánicamente al rotor, produciendo efectos aerodinámicos en las palas del rotor que hacen que el helicóptero se mueva de forma deliberada. Para inclinarse hacia adelante y hacia atrás (cabeceo) o hacia los lados (balanceo) se requiere que los controles alteren cíclicamente el ángulo de ataque de las palas del rotor principal durante la rotación, creando diferentes cantidades de sustentación (fuerza) en diferentes puntos del ciclo. Para aumentar o disminuir la sustentación general es necesario que los controles modifiquen laÁngulo de ataque para todas las palas colectivamente en cantidades iguales al mismo tiempo, lo que resulta en ascenso, descenso, aceleración y desaceleración.
Un helicóptero típico tiene tres entradas de control de vuelo: la palanca cíclica, la palanca colectiva y los pedales anti-torque. [2] Dependiendo de la complejidad del helicóptero, el cíclico y el colectivo pueden estar unidos por una unidad de mezcla , un dispositivo mecánico o hidráulico que combina las entradas de ambos y luego envía la entrada "mixta" a las superficies de control para lograr el resultado deseado. El acelerador manual también puede considerarse un control de vuelo porque es necesario para mantener la velocidad del rotor en helicópteros más pequeños sin gobernadores. Los gobernadores también ayudan al piloto a controlar el paso colectivo en los rotores principales del helicóptero, para mantener un vuelo estable y más preciso.
Control S
Cíclico
El control cíclico, comúnmente llamado palanca cíclica o simplemente cíclico , es similar en apariencia en la mayoría de los helicópteros a una palanca de control de un avión convencional. La palanca cíclica comúnmente se eleva desde debajo de la parte delantera del asiento de cada piloto. El Robinson R22 tiene un diseño cíclico "tambaleante" conectado a una columna central ubicada entre los dos asientos. Los helicópteros con sistemas fly-by-wire permiten montar un controlador de estilo cíclico al costado del asiento del piloto.
El cíclico se utiliza para controlar el rotor principal con el fin de cambiar la dirección de movimiento del helicóptero. En un vuelo estacionario, el cíclico controla el movimiento del helicóptero hacia adelante, hacia atrás y lateralmente. Durante el vuelo hacia adelante, las entradas de control cíclico provocan cambios en la trayectoria de vuelo similares a los del vuelo de un avión de ala fija; Las entradas hacia la izquierda o hacia la derecha hacen que el helicóptero gire en la dirección deseada, y las entradas hacia adelante y hacia atrás cambian la actitud de cabeceo del helicóptero dando como resultado cambios de altitud (vuelo ascendente o descendente).
El control se llama cíclico porque cambia el ángulo de inclinación mecánico o el ángulo de desvanecimiento de cada pala del rotor principal de forma independiente, dependiendo de su posición en el ciclo. El paso se cambia para que cada pala tenga el mismo ángulo de incidencia al pasar por el mismo punto del ciclo, cambiando la sustentación generada por la pala en ese punto y provocando que cada pala cambie su ángulo de incidencia, es decir, a gire ligeramente a lo largo de su eje mayor, en secuencia a medida que pasa por el mismo punto. Si ese punto está completamente adelante, el paso de la hoja aumenta brevemente en esa dirección. Por lo tanto, si el piloto empuja el cíclico hacia adelante, el disco del rotor se inclina hacia adelante y el helicóptero se desplaza en línea recta. Si el piloto empuja el cíclico hacia la derecha, el disco del rotor se inclina hacia la derecha.
Cualquier sistema de rotor tiene un retraso entre el punto de rotación donde los controles introducen un cambio en el paso y el punto donde ocurre el cambio deseado en el vuelo de la pala del rotor. Esta diferencia se debe al desfase , que a menudo se confunde con la precesión giroscópica . Un rotor es un sistema oscilatorio que obedece a las leyes que gobiernan la vibración, que, dependiendo del sistema del rotor, puede parecerse al comportamiento de un giroscopio.
Colectivo
El control de paso colectivo, o palanca colectiva , normalmente se encuentra 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, como resultado, el helicóptero aumenta o disminuye su sustentación total derivada del rotor. En vuelo nivelado, esto provocaría un ascenso o descenso, mientras que con el helicóptero inclinado hacia adelante, un aumento en la sustentación total produciría una aceleración junto con una determinada cantidad de ascenso.
El control de paso colectivo en un Boeing CH-47 Chinook se llama control de empuje , pero tiene el mismo propósito, excepto que controla dos sistemas de rotor, aplicando paso colectivo diferencial. [3]
Pedales anti-torque
Los pedales anti-torque están ubicados en el mismo lugar que los pedales del timón de un avión y tienen un propósito similar: controlan la dirección en la que apunta el morro del avión. Aplicar el pedal en una dirección determinada cambia el paso de la pala del rotor de cola, aumentando o reduciendo el empuje del rotor de cola y haciendo que el morro gire en la dirección del pedal aplicado.
Acelerador
Los rotores de helicópteros están diseñados para funcionar a una velocidad de rotación específica. El acelerador controla la potencia del motor, que está conectado al rotor mediante una transmisión. El ajuste del acelerador debe mantener suficiente potencia del motor para mantener la velocidad del rotor dentro de los límites donde el rotor produce suficiente sustentación para el vuelo. En muchos helicópteros, el control del acelerador es una empuñadura giratoria simple o doble estilo motocicleta montada en el control colectivo (la rotación es opuesta al acelerador de una motocicleta), mientras que algunos helicópteros multimotor tienen palancas eléctricas.
En muchos helicópteros con motor de pistón , el piloto manipula el acelerador para mantener la velocidad del rotor. Los helicópteros con motor de turbina y algunos helicópteros de pistón utilizan reguladores u otros sistemas de control electromecánicos para mantener la velocidad del rotor y liberar al piloto de la responsabilidad rutinaria de esa tarea. (Normalmente también hay una reversión manual disponible en caso de falla del gobernador).
Nombre | Controla directamente | Efecto primario | Efecto secundario | Utilizado en vuelo hacia adelante | Utilizado en vuelo estacionario |
---|---|---|---|---|---|
Cíclico (longitudinal) | Varía el paso de la pala del rotor principal con el movimiento hacia adelante y hacia atrás | Inclina el disco del rotor principal hacia adelante y hacia atrás a través del plato cíclico | Induce el paso de la nariz hacia abajo o hacia arriba | Para ajustar la velocidad de avance y controlar el giro giratorio | Para avanzar / retroceder |
Cíclico (lateral) | Varía el paso de la pala del rotor principal con el movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha | Inclina el disco del rotor principal hacia la izquierda y hacia la derecha a través del plato cíclico | Induce el rollo en la dirección del movimiento. | Para crear movimiento a los lados | Para moverse de lado |
Colectivo | Ángulo de ataque colectivo de las palas principales del rotor a través del plato cíclico | Aumentar / disminuir el ángulo de inclinación de todas las palas del rotor principal por igual, haciendo que la aeronave ascienda / descienda | Aumente / disminuya el torque. Nota: en algunos helicópteros, los controles del acelerador son parte del joystick colectivo. La velocidad del rotor se mantiene básicamente constante durante todo el vuelo. | Para ajustar la potencia a través de la configuración del paso de las palas del rotor | Para ajustar la altura del patín / velocidad vertical |
Pedales anti-torque | Paso colectivo suministrado a las palas del rotor de cola | Velocidad de guiñada | Aumentar / disminuir el par y la velocidad del motor (menos que colectivo) | Para ajustar el ángulo de deslizamiento lateral | Para controlar la velocidad de guiñada / rumbo |
Condiciones de vuelo
Hay tres condiciones de vuelo básicas para un helicóptero: vuelo estacionario, vuelo hacia adelante y autorrotación.
Flotar
Algunos pilotos consideran que el vuelo estacionario es el aspecto más desafiante del vuelo en helicóptero. [4] Esto se debe a que los helicópteros generalmente son dinámicamente inestables, lo que significa que las desviaciones de una actitud dada no se corrigen sin la intervención del piloto. Por lo tanto, el piloto debe realizar frecuentes entradas de control y correcciones para mantener el helicóptero en la ubicación y altitud deseadas. El uso que hace el piloto de las entradas de control en un vuelo estacionario es el siguiente: el cíclico se usa para eliminar la deriva en el plano horizontal (por ejemplo, movimiento hacia adelante, hacia atrás y de lado a lado); el colectivo se utiliza para mantener la altitud deseada; y los pedales del rotor de cola (o sistema anti-torque) se utilizan para controlar la dirección o el rumbo del morro . Es la interacción de estos controles lo que puede dificultar el aprendizaje de vuelo estacionario, ya que a menudo un ajuste en cualquier control requiere el ajuste de los otros dos, lo que requiere que el piloto esté familiarizado con el acoplamiento de las entradas de control necesarias para producir un vuelo suave.
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. Mover el cíclico hacia adelante hace que el morro se incline hacia abajo, perdiendo así altitud y aumentando la velocidad aerodinámica. Mover el cíclico hacia atrás hace que el morro se incline hacia arriba, ralentizando el helicóptero y haciéndolo subir. Aumentar el colectivo (potencia) mientras se mantiene una velocidad aérea constante induce un ascenso, mientras que disminuir el colectivo (potencia) hace que el helicóptero descienda. Coordinar estas dos entradas, colectivo descendente más cíclico de popa (atrás) o colectivo ascendente más cíclico de avance provoca cambios en la velocidad aerodinámica mientras se mantiene una altitud constante. Los pedales cumplen la misma función tanto en un helicóptero como en un avión, para mantener un vuelo equilibrado. Esto se hace aplicando una entrada de pedal en la dirección necesaria para centrar la bola en el indicador de giro y inclinación .
Rotación automática
Control de paso diferencial
Para helicópteros con dos rotores montados horizontalmente, los cambios de actitud a menudo requieren que cada rotor se comporte inversamente en respuesta a las entradas de control estándar del piloto. Aquellos con rotores coaxiales (como un Kamov Ka-50 ) tienen ambos rotores montados en el mismo mástil, uno encima del otro en ejes de transmisión concéntricos que giran en sentido contrario ( girando en direcciones opuestas en un eje compartido) y realizan cambios de guiñada aumentando el colectivo paso del rotor girando en la dirección del giro deseado mientras que simultáneamente reduce el paso colectivo del otro, creando disimetría de torque.
Las naves de rotor en tándem (como un Boeing CH-47 Chinook) también emplean dos rotores que giran en direcciones opuestas, lo que se denomina contrarrotación cuando ocurre desde dos puntos separados en el mismo fuselaje, pero tienen los rotores en ejes de transmisión separados a través de mástiles en el nariz y cola. Esta configuración utiliza el paso colectivo diferencial para cambiar la actitud de paso general de la aeronave. Cuando el piloto mueve el cíclico hacia adelante para inclinar el morro hacia abajo y acelerar hacia adelante, el helicóptero responde disminuyendo el paso colectivo en el rotor delantero y aumenta el paso colectivo en el rotor trasero proporcionalmente, girando los dos extremos alrededor de su centro de masa común . Los cambios en la guiñada se realizan con un paso cíclico diferencial , el rotor delantero modifica el paso cíclico en la dirección deseada y el paso opuesto se aplica a la parte trasera, volviendo a girar la nave alrededor de su centro.
Por el contrario, el sincróptero y el rotor de contrarrotación del rotor de montaje transversal tienen dos grandes conjuntos de rotor horizontal montados uno al lado del otro (como un rotor basculante Bell / Boeing V-22 ), los helicópteros utilizan un paso colectivo diferencial para afectar el balanceo de la aeronave. Al igual que los rotores en tándem, el paso cíclico diferencial se utiliza para controlar el movimiento alrededor del eje de guiñada.
Ver también
- Ingeniería Aeronáutica
- Autogiro
- Rotor de helicóptero
Referencias
Notas
- ^ Gablehouse, Charles (1969) Helicópteros y autogiros: una historia de la aviación de ala giratoria y V / STOL. Lippincott. p.206
- ^ Volar un helicóptero en helis.com
- ^ Rotores en tándem Archivado el 30 de octubre de 2010 en la Wayback Machine en www.helicopterpage.com
- ^ Aprender a volar helicópteros , consulte la sección titulada: Primera lección: aire
Fuentes
- Servicio de Normas de Vuelo. Manual de vuelo de helicópteros: Manual de la FAA H-8083-21 . Washington, DC: Servicio de normas de vuelo, Administración Federal de Aviación , Departamento de Transporte de EE . UU. , 2001. ISBN 978-1-56027-404-9 .
- AOPA: Asociación de Pilotos y Propietarios de Aeronaves http://www.aopa.org/News-and-Video/All-News/2013/November/27/rotocraft-rookie-helicopter-controls