Precesión giroscópica, vuelo estacionario, torque y autorrotación en helicópteros

Resumen

El texto explica cuatro conceptos básicos de la aerodinámica de los helicópteros: la precesión giroscópica y su efecto en los giros, las condiciones del vuelo estacionario, el par de torsión (torque) y su compensación mediante el rotor de cola, y la autorrotación como método de aterrizaje seguro ante un fallo del motor. Permite entender cómo el piloto controla la altitud y las RPM del rotor en cada situación.

Puntos clave

La precesión giroscópica hace que la fuerza aplicada a un cuerpo giratorio se manifieste 90º más tarde en el sentido de la rotación.
En un giro a la izquierda la nariz tiende a bajar; en un giro a la derecha tiende a subir, y el piloto debe corregirlo.
En vuelo estacionario, el rotor principal debe generar una sustentación igual al peso total del helicóptero.
Aumentar el ángulo de ataque de las palas a velocidad constante produce ascenso; disminuirlo produce descenso.
En helicópteros de un solo rotor, el fuselaje tiende a girar en sentido opuesto al rotor principal, y el rotor de cola compensa este torque.
En la autorrotación el helicóptero desciende a un ángulo constante de 17 a 20º y, para aterrizar, se incrementa el ángulo de ataque para frenar el descenso.

Ponte a prueba

Precesión giroscópica

La precesión giroscópica ocurre en todos los cuerpos que giran, en los cuales al aplicarles una fuerza, esta se manifiesta 90º más tarde en la dirección de la rotación. Los helicópteros se comportan de forma diferente si realizan un giro hacia la derecha que si lo realizan hacia la izquierda. Durante un giro hacia la izquierda, el piloto debe corregir una tendencia de la nariz del helicóptero a inclinarse hacia abajo para mantener la altitud. Inversamente, en un giro hacia la derecha, la precesión causa que la nariz suba y el piloto se vea en la necesidad de corregir esta acción para mantener la altitud.

Vuelo estacionario

Cuando un helicóptero mantiene una posición constante sobre un punto seleccionado. Para que un helicóptero se mantenga en estacionario, el rotor principal debe generar una sustentación igual al peso total del helicóptero. Las puntas de las palas deberían permanecer horizontales. Si el ángulo de ataque de las palas es incrementado mientras que su velocidad permanece constante, aumentaremos la sustentación y, por lo tanto, podremos ascender. Si, por el contrario, disminuimos el ángulo de ataque, descenderemos.

Torque o par de torsión

En los helicópteros de un solo rotor, el fuselaje tiende a rotar en sentido opuesto a las palas del rotor principal. En los diseños de helicópteros con rotores en tándem o en rotores contra rotatorios, el torque se neutraliza. Tampoco existe este fenómeno en los helicópteros con rotación de palas por motores colocados en las punteras de las mismas (tip-jets), o en otros diseños como, por ejemplo, por salida de aire a presión por el borde de fuga de las mismas palas. La compensación del torque en los helicópteros con un solo rotor principal es por medio del rotor antipar o rotor de cola. Este rotor produce un empuje en sentido contrario al torque generado por el rotor principal, compensando el torque.

Auto rotación

La auto rotación, o régimen de molinete, fenómeno peculiar de los aerodinos de alas rotatorias, asegura a estos aparatos la capacidad de aterrizar con seguridad en caso de fallo del motor. El piloto entrega altitud en un rango controlado, a cambio de mantener las RPM del rotor. La mayoría de las auto rotaciones son ejecutadas con velocidad hacia delante. La fuerza aerodinámica se inclina hacia adelante hasta que logra un equilibrio, a partir de este momento, las RPM y el rango de descenso se estabilizan y el helicóptero desciende a un ángulo constante (17 a 20º). Para aterrizar, se incrementa el ángulo de ataque de las palas, la sustentación se incrementa y el rango de descenso se reduce. Las RPM también son incrementadas cuando el vector de la fuerza aerodinámica aumenta, por lo tanto, la energía cinética de las palas se aumenta permitiendo un aterrizaje más suave.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la precesión giroscópica en un helicóptero?

Es el fenómeno por el que una fuerza aplicada a un cuerpo que gira se manifiesta 90º más tarde en el sentido de la rotación. En helicópteros provoca que la nariz tienda a bajar en un giro a la izquierda y a subir en un giro a la derecha.

¿Cómo se compensa el torque en un helicóptero con un solo rotor?

Se compensa mediante el rotor antipar o rotor de cola, que produce un empuje en sentido contrario al torque generado por el rotor principal.

¿Qué es la autorrotación?

Es el régimen de molinete de los aerodinos de alas rotatorias que permite aterrizar con seguridad en caso de fallo del motor, cambiando altitud por RPM del rotor.