HELICÓPTEROS, TIPOS DE ROTORES

por William Olave Solis

Los Helicópteros son máquinas voladoras de gran versatilidad que hoy en día son un medio indispensable en la vida moderna, gracias a ellos podemos llegar a lugares que sería imposible acceder en cualquier otro medio de transporte. Su gran utilidad queda también de manifiesto en el momento de ayudar a personas en peligro, realizar rescates, efectuar tareas de asistencia etc.

Helicóptero viene de los vocablos griegos HELIX y PTERO que significa ala en espiral o ala rotatoria. Se habla del primer helicóptero cuando se ve el dibujo de Leonardo Da Vinci, pero ese diseño no fue más que un boceto de una máquina que podría atornillarse en el aire. Más tarde, ya en el siglo XX un sin fin de entusiastas inventores trataban de lograr que un aparato se elevara usando alas rotatorias, si bien algunos lograban elevarse, esos artefactos eran casi incontrolables. Sería el “control” la tarea más difícil de lograr.

En la década de 1920 el joven español Juan de la Cierva logra desarrollar una cabeza de rotor articulado que es la clave para el éxito del helicóptero. Su invención logra instalarla a su otra creación, una artefacto llamado Autogiro. Esta nueva aeronave poseía un fuselaje de avión y un pequeña ala pero también un mástil con rotor que giraba libremente por el avance. Con este gran descubrimiento el futuro de los helicópteros se veía muy fértil.

Cabeza de Rotor Articulado del Agusta 109 Grand, se puede ver los damper o amortiguadores

 

Airbus Helicopters SA-315 Lama rotor articulado, se ve los vasos con liquido hidráulico de los dampers y los cables que mantienen el angulo de separación de las tres palas

 

detalle de la cabeza de rotor del Lama , se pueden apreciar mejor las articulaciones, los dampers y los cables de arrastre diseñados para evitar la excesiva separacion de las palas en el avance y retardo

detalle de la cabeza de rotor del Lama , se pueden apreciar mejor las articulaciones, los dampers y los cables de arrastre diseñados para evitar la excesiva separación de las palas en el avance y retardo

¿Por que los rotores articulados?, los rotores articulados permiten a las palas tener movimientos independientes, en un vuelo estacionario sin viento relativo las palas de un helicóptero se comportan similares, igual ángulo de paso , igual velocidad, igual coneo, pero al avanzar es donde comienzan las diferencias.
Pongamos el caso de la pala que avanza, por ejemplo digamos que lo hace a 200km/h, sumemos a esto el avance del helicóptero en si, la masa completa que también pondremos como ejemplo 200km/h, sumamos una velocidad de 400km/h a la pala que avanza. Ahora la pala que retrocede se le debe restar 200km/h ya que en vez de avanzar, esta va hacia atrás, es decir la pala que avanza vuela mucho mas rápido que la que retrocede y por consecuencia, tal como en los planos aerodinámicos, para producir sustentación es necesario velocidad. A mayor velocidad = mayor sustentación y viceversa. para compensar esta di-simetría de sustentación de las palas, existe el rotor articulado. La pala que retrocede se le da más paso y más ángulo de flapeo que la pala que avanza y se restringe su avance y retardo por acción de dampers o amortiguadores.

El avance y retardo aparece por varios motivos: La pala que avanza tiende a frenase al encontrar resistencia en contra el viento mientras la pala que retrocede se acelera al irse hacia atrás a favor del viento relativo, los dampers del rotor ayudan a mantener la posición de las palas en torno a su eje de rotación.

Cabeza full articulada del Kamov KA32

El concepto de cabeza de rotor articulado es aplicable a los helicópteros con tres o mas palas, pero ademas tenemos el caso de los muy populares BELL 206, Huey, Hillers, Robinson, etc, que usan solo dos palas con el sistema de balancín o cabeza de rotor semi rígido. En este sistema una pala baja y la otra sube no siendo necesario la articulación de avance y retardo.
También existe la cabeza de rotor rígido usado en la gran mayoría por helicópteros alemanes como el BO-105, BK-117, EC-145 etc, estos usan un sistema simple que consiste en una cruceta de titanio sin ninguna articulación mas que el cambio de paso dejando todo el esfuerzo a la flexibilidad de las palas que son fabricadas con materiales muy elásticos compuestos o de fibra de vidrio, por esto es que el BO-105 es capaz de realizar maniobras acrobáticas imposibles para cualquier otro helicóptero, el sistema de rotor rígido ademas tiene una reacción inmediata de los mandos, pero en contra-parte es algo áspero en ciertas condiciones del vuelo.

Sistema de Balancín del Bell 212 con barra estabilizadora la cual actúa como giroscopo para mantener estable el rotor cuando este gira

 

El Robinson tambien posee el sistema de balancín o semi rigido, pero tiene fricción en su pivote por eso siempre se ve recto no como el sistema de bell

 

Rotor del BO-105 que es una cruceta de titanio

 

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Vídeo que muestras las increíbles capacidades acrobáticas del BO-105 gracias a su cabeza de rotor rígido

 

Starflex compuesta por una cruz flexible y articulaciones elastomericas

 

Ecureuil con sistema starflex, se puede ver el coneo y la flexión de la cabeza de rotor

 

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Video de como trabaja el sistema STARFLEX

 

Otro tipo de cabeza de rotor es el sistema STARFLEX desarrollado por Aerospatiale hoy Airbus Helicopters y es algo así como un rotor rígido ya que a la vista solo se aprecia la articulación de cambio de paso , pero en funcionamiento su estructura flexible actúa dando el movimiento de flapeo a las palas . Otro revolucionario sistema es un rotor sin cabeza que se usa en el EC-135 esto significa que las palas van unidas a un mástil directo, sin pasar por una cabeza de rotor, también es un desarrollo Alemán en el cual las palas de material compuesto son las que resisten las diferentes fuerzas.

mastil del EC-135 donde van unidas las palas directamente

 

Palas del EC-135

 

EC-135

EC-135

Es sorprendente la gran cantidad de ingeniería invertida en los rotores de helicópteros y eso no es todo más adelante hablaremos de fenómenos aerodinámicos, rotores antitorque, sistemas notar etc, estén atentos.

 

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