El helicóptero es la aeronave más asombrosa jamás creada, su diseño "aerodinámicamente inestable" lo convierte en una máquina que "no quiere volar", pero gracias a la forma de sus palas (o alas rotatorias), a la variación controlada del ángulo de ataque de éstas y la inmensa complejidad de sus rotores, es el único aparato que puede realizar vuelo estacionario controlado (suspendido en el aire), además de su reciente hermano el Tiltrotor (híbrido entre avión y helicóptero, aunque algunas voces aseguraban que sería su sustituto ya sólo por su gran envergadura le es imposible).
La variedad de sus misiones, la polivalencia, además del pequeño espacio que necesita para despegar o aterrizar, la gran complejidad de diseños y tamaños, su capacidad de transporte y vuelos en casi todas las condiciones meteorológicas, estas últimas gracias a la tecnología de sus modernos sistemas de aviónica, hacen que esta aeronave sea la más idónea para casi cualquier tipo de misión, demostrando su eficiencia desde la segunda guerra mundial, donde los primeros Bell-47 eran usados para transportar a los heridos del campo de batalla a lugar seguro con dos camillas a babor y estribor sobre sus patines.
Hoy en día, las operaciones más importantes y peligrosas que le son encomendadas al helicóptero son labores offshore además de todo tipo de misiones sobre tierra firme. Las más importantes son: la búsqueda y rescate SAR (Search & Rescue) tanto sobre el mar y sobre tierra, incluso en alta montaña, el transporte de personal y material a las plataformas petrolíferas, guerra antisubmarina, transporte de tropas desde barcos a tierra, ambulancias aéreas medicalizadas HEMS (Helicopter Emergency Medical Service), transportes especiales, servicio contraincendios (tanto vigilancia como extinción, incluso coordinación de medios), mantenimiento y reparación de líneas de alta tensión, vigilancia aduanera... y un sin fin de misiones que otro tipo de aeronave no podría realizar.
CONFIGURACIONES:
Las configuración más común en este tipo de aeronaves es el helicóptero tal y como lo conocemos, con dos rotores, uno principal y otro de cola (antipar), pero hay otros muchos, como el contrarrotatorio coaxial (que consta de dos rotores principales, uno encima del otro y con sentido de giro opuesto, lo que les anula el par de torsión y por lo tanto no necesitan rotor antipar), de lado a lado (babor-estribor) sin intercalarse, de lado a lado intercaladas, en tandem (proa-popa), en tandem intercaladas e incluso con tres rotores.
PAR DE TORSIÓN:
El eje normal de una aeronave es la línea recta que, en sentido vertical, pasa por el centro de gravedad con ésta en suspensión.
Cuando el motor hace girar el rotor principal del helicóptero, existe una tendencia del fuselaje a girar en sentido contrario a la dirección de las palas, ésto se llama "par de torsión", conforme a la Tercera Ley de Newton: "a cada acción corresponde una reacción igual y opuesta".
De manera que, para compensar el par de torsión, el método usual es disponer de un rotor de cola para compensarlo, de manera que éste ejerce una fuerza lateral contraria para mantener el fuselaje estable.
El rotor de cola (o antipar) se maneja por medio de los pedales (para orientar el fuselaje a babor o estribor) y es accionado mecánicamente a través de una serie de engranajes desde el rotor principal, así que siempre girará mientras lo haga éste, con lo cual seguirá estando disponible en vuelos con el motor parado o en "rueda libre" (autorrotación ambos), y se detendrá cuando el disco rotor (superficie que cubre la totalidad del rotor principal mientras gira) deje de rotar.
El funcionamiento del rotor antipar es como el del rotor principal, varía su empuje hacia un lado aumentando el ángulo de ataque de sus palas y disminuyéndolo para permitir al fuselaje orientarse hacia el lado contrario.
Estabilidad:
Existen tres razones básicas por las que el helicóptero tiende a ser aerodinámicamente inestable, el vuelo de traslación se obtiene por la inclinación del vector sustentación. Con lo cual, cualquier cambio del plano del disco del rotor tiende a producir la aceleración del helicóptero en la dirección de la inclinación.
1 - El plano del disco del rotor tiende a seguir cualquier inclinación del fuselaje.
Con la inclinación del éste, y por tanto, de la cabeza del rotor, se aplica a cada pala un cambio de paso cíclico, el batimiento que resulta de ésto cambia la inclinación del disco, y con ello, del vector sustentación y comienza una aceleración en la dirección de la inclinación.
2 - Al producirse una variación de la velocidad del helicóptero, la asimetría de la sustentación producirá, si no se corrige, el batimiento de las palas, de forma que un aumento de velocidad en la aeronave tiende a inclinar el disco rotor hacia atrás (flap back), mientras que por el contrario una disminución de la velocidad tiende a inclinar el disco rotor hacia adelante.
3 - Como el centro de gravedad del helicóptero está situado a cierta distancia por debajo de la cabeza del rotor, la variación de velocidad de éste a través del aire provoca que la cantidad de movimiento del centro de gravedad acentúe la inclinación del fuselaje, y con él también la del disco rotor.
Pilotaje:
¿Es más difícil volar un helicóptero que un avión?, es posible, dado a que es más inestable que una aeronave de ala fija, el piloto debe efectuar más movimientos de los controles para mantener unas ciertas condiciones de navegación. Pilotar un helicóptero sin sistemas de estabilización es bastante más cansado.
Las mayores dificultades al inicio son debidas a la coordinación necesaria de los controles, el balanceo pendular del fuselaje debajo del rotor y a la inestabilidad. los helicópteros modernos son más fáciles de volar gracias a los nuevos sistemas de aviónica, mejor sensibilidad de los controles y mayor estabilidad.
Controles:
Mando cíclico: situado entre las piernas del piloto, el desplazamiento de éste dentro de su capacidad de movimiento de 360º origina un cambio de paso en la pala que avanza hacia esa dirección, con lo cual inclina el disco rotor y el fuselaje hacia ese mismo lado con el consiguiente desplazamiento de la aeronave. si se inclina el cíclico hacia adelante el morro del helicóptero baja y se traslada hacia adelante, si se inclina hacia atrás se para, el morro sube y se desplaza hacia atrás, así como a babor y estribor da lugar a una inclinación lateral y por lo tanto al movimiento del aparato (en este caso vuelo lateral).
Paso colectivo: situado al lado izquierdo del piloto, se desplaza hacia arriba y hacia abajo, si se sube origina un cambio superior en el ángulo de ataque de todas sus palas contra el flujo de aire, a mayor ángulo de ataque el helicóptero sube y viceversa.
Mando de gases: situado en la empuñadura del paso colectivo, este mando controla las r.p.m. del motor, es necesario "jugar" mucho con él porque dependiendo del paso de pala aplicado se necesita una mayor o menor fuerza de empuje del motor a la cabeza del rotor, pero en ocasiones una subida excesiva del paso colectivo provoca un ángulo de ataque excesivo contra el flujo de aire lo que ralentiza las r.p.m del rotor, con lo cual hay que disminuir el régimen de vueltas del motor para que el disco actúe como una rueda libre y no bajen sus revoluciones lo que provocaría que el helicóptero se hunda. Los modernos aparatos con propulsión turboeje disponen de un sistema automático de gases que regula automaticamente las r.p.m. del motor en función de las que necesite el rotor en cada ocasión y no es necesario accionar este mando, a no ser que el sistema falle.
Pedales de dirección: son empleados para controlar el par de torsión además de para orientar la aeronave sobre su eje a babor y estribor, aplicar pedal varia el paso de pala en el rotor antipar. En los aparatos modernos no es necesario usarlos para controlar, tanto en el suelo como en estacionario, el par, ya que la posición de pala se realiza de modo automático.
La mayor complejidad de volar un helicóptero es la habilidad para la coordinación total de todos su mandos, ya que al mover un control generalmente se tienen que mover otros, sobre todo en vuelo estacionario, que aunque parece fácil es la maniobra más difícil. Muchos aparatos ya llevan incorporado un sistema de director de vuelo con estacionario automático (cuarto eje) que descarga de una gran cantidad de trabajo y estrés al piloto cuando es necesario mantenerse suspendido en el aire en maniobras tan delicadas como un rescate SAR con izado mediante grúa de rescate de náufragos o heridos.
Exercise SAR simulation: Salvamento Marítimo-Anavre.
CONFIGURACIONES:
Las configuración más común en este tipo de aeronaves es el helicóptero tal y como lo conocemos, con dos rotores, uno principal y otro de cola (antipar), pero hay otros muchos, como el contrarrotatorio coaxial (que consta de dos rotores principales, uno encima del otro y con sentido de giro opuesto, lo que les anula el par de torsión y por lo tanto no necesitan rotor antipar), de lado a lado (babor-estribor) sin intercalarse, de lado a lado intercaladas, en tandem (proa-popa), en tandem intercaladas e incluso con tres rotores.
PAR DE TORSIÓN:
El eje normal de una aeronave es la línea recta que, en sentido vertical, pasa por el centro de gravedad con ésta en suspensión.
Cuando el motor hace girar el rotor principal del helicóptero, existe una tendencia del fuselaje a girar en sentido contrario a la dirección de las palas, ésto se llama "par de torsión", conforme a la Tercera Ley de Newton: "a cada acción corresponde una reacción igual y opuesta".
De manera que, para compensar el par de torsión, el método usual es disponer de un rotor de cola para compensarlo, de manera que éste ejerce una fuerza lateral contraria para mantener el fuselaje estable.
El rotor de cola (o antipar) se maneja por medio de los pedales (para orientar el fuselaje a babor o estribor) y es accionado mecánicamente a través de una serie de engranajes desde el rotor principal, así que siempre girará mientras lo haga éste, con lo cual seguirá estando disponible en vuelos con el motor parado o en "rueda libre" (autorrotación ambos), y se detendrá cuando el disco rotor (superficie que cubre la totalidad del rotor principal mientras gira) deje de rotar.
El funcionamiento del rotor antipar es como el del rotor principal, varía su empuje hacia un lado aumentando el ángulo de ataque de sus palas y disminuyéndolo para permitir al fuselaje orientarse hacia el lado contrario.
Estabilidad:
Existen tres razones básicas por las que el helicóptero tiende a ser aerodinámicamente inestable, el vuelo de traslación se obtiene por la inclinación del vector sustentación. Con lo cual, cualquier cambio del plano del disco del rotor tiende a producir la aceleración del helicóptero en la dirección de la inclinación.
1 - El plano del disco del rotor tiende a seguir cualquier inclinación del fuselaje.
Con la inclinación del éste, y por tanto, de la cabeza del rotor, se aplica a cada pala un cambio de paso cíclico, el batimiento que resulta de ésto cambia la inclinación del disco, y con ello, del vector sustentación y comienza una aceleración en la dirección de la inclinación.
2 - Al producirse una variación de la velocidad del helicóptero, la asimetría de la sustentación producirá, si no se corrige, el batimiento de las palas, de forma que un aumento de velocidad en la aeronave tiende a inclinar el disco rotor hacia atrás (flap back), mientras que por el contrario una disminución de la velocidad tiende a inclinar el disco rotor hacia adelante.
3 - Como el centro de gravedad del helicóptero está situado a cierta distancia por debajo de la cabeza del rotor, la variación de velocidad de éste a través del aire provoca que la cantidad de movimiento del centro de gravedad acentúe la inclinación del fuselaje, y con él también la del disco rotor.
Pilotaje:
¿Es más difícil volar un helicóptero que un avión?, es posible, dado a que es más inestable que una aeronave de ala fija, el piloto debe efectuar más movimientos de los controles para mantener unas ciertas condiciones de navegación. Pilotar un helicóptero sin sistemas de estabilización es bastante más cansado.
Las mayores dificultades al inicio son debidas a la coordinación necesaria de los controles, el balanceo pendular del fuselaje debajo del rotor y a la inestabilidad. los helicópteros modernos son más fáciles de volar gracias a los nuevos sistemas de aviónica, mejor sensibilidad de los controles y mayor estabilidad.
Controles:
Mando cíclico: situado entre las piernas del piloto, el desplazamiento de éste dentro de su capacidad de movimiento de 360º origina un cambio de paso en la pala que avanza hacia esa dirección, con lo cual inclina el disco rotor y el fuselaje hacia ese mismo lado con el consiguiente desplazamiento de la aeronave. si se inclina el cíclico hacia adelante el morro del helicóptero baja y se traslada hacia adelante, si se inclina hacia atrás se para, el morro sube y se desplaza hacia atrás, así como a babor y estribor da lugar a una inclinación lateral y por lo tanto al movimiento del aparato (en este caso vuelo lateral).
Paso colectivo: situado al lado izquierdo del piloto, se desplaza hacia arriba y hacia abajo, si se sube origina un cambio superior en el ángulo de ataque de todas sus palas contra el flujo de aire, a mayor ángulo de ataque el helicóptero sube y viceversa.
Mando de gases: situado en la empuñadura del paso colectivo, este mando controla las r.p.m. del motor, es necesario "jugar" mucho con él porque dependiendo del paso de pala aplicado se necesita una mayor o menor fuerza de empuje del motor a la cabeza del rotor, pero en ocasiones una subida excesiva del paso colectivo provoca un ángulo de ataque excesivo contra el flujo de aire lo que ralentiza las r.p.m del rotor, con lo cual hay que disminuir el régimen de vueltas del motor para que el disco actúe como una rueda libre y no bajen sus revoluciones lo que provocaría que el helicóptero se hunda. Los modernos aparatos con propulsión turboeje disponen de un sistema automático de gases que regula automaticamente las r.p.m. del motor en función de las que necesite el rotor en cada ocasión y no es necesario accionar este mando, a no ser que el sistema falle.
Pedales de dirección: son empleados para controlar el par de torsión además de para orientar la aeronave sobre su eje a babor y estribor, aplicar pedal varia el paso de pala en el rotor antipar. En los aparatos modernos no es necesario usarlos para controlar, tanto en el suelo como en estacionario, el par, ya que la posición de pala se realiza de modo automático.
La mayor complejidad de volar un helicóptero es la habilidad para la coordinación total de todos su mandos, ya que al mover un control generalmente se tienen que mover otros, sobre todo en vuelo estacionario, que aunque parece fácil es la maniobra más difícil. Muchos aparatos ya llevan incorporado un sistema de director de vuelo con estacionario automático (cuarto eje) que descarga de una gran cantidad de trabajo y estrés al piloto cuando es necesario mantenerse suspendido en el aire en maniobras tan delicadas como un rescate SAR con izado mediante grúa de rescate de náufragos o heridos.
Corrección del sobrepaso:
El sobrepaso es un error de pilotaje que se produce por lo general en vuelo estacionario o en el despegue, debido a una excesiva subida del paso colectivo. La resistencia de las palas del rotor principal contra el flujo de aire es tan elevada que el motor, incluso a plenos gases, no puede mantener las r.p.m. normales del rotor, de forma que el helicóptero se hunde. Es "más común" cometer este error cuando el aparato va a peso máximo, en grandes altitudes o en un día caluroso sin viento. La tendencia al sobrepaso también varía dependiendo de la potencia de la aeronave.
La corrección del sobrepaso es simple si se hace a tiempo, se debe de bajar el paso colectivo unos cuantos grados para que la resistencia del disco rotor contra el aire sea menor y se recuperen las revoluciones de giro normales de éste.
Aterrizaje:
La condición necesaria para un buen aterrizaje es un vuelo estacionario correcto. tras obtener un estacionario estable se baja el paso colectivo para que el helicóptero descienda, tras la toma de contacto del aparato contra tierra, se baja completamente el colectivo y se disminuye la potencia hasta la marcación de ralentí. Aunque parece una maniobra fácil no lo es tanto, ya que además de tener que mantener la aeronave en su posición corrigiendo continuamente, la bajada del paso colectivo ocasiona diversos efectos secundarios.
Pérdida de pala:
La pérdida de pala se produce cuando a velocidades elevadas en traslación hacia adelante, el ángulo de ataque de la pala que retrocede es tan alto que se rompe el flujo uniforme sobre el extremo de la parte superior de ésta. Cada pala entrará en pérdida en cada giro conforme retroceden.
El piloto siente la pérdida como una vibración equivalente al número de palas del rotor por revolución (en un rotor cuatripala, cuatro vibraciones por giro), si es muy severa también es posible sentir una sacudida en los controles.
De acuerdo a la condición de vuelo en el momento en que se produce la pérdida de pala se deben efectuar una o más de las siguientes acciones:
- 1. Disminuir la brusquedad de la maniobra: si la pérdida se origina por este motivo.
- 2. Disminuir paso colectivo: es la acción más común aplicable en la mayoría de los casos, especialmente en vuelos a alta velocidad con turbulencias. En aparatos propensos a la pérdida en alta velocidad de la pala que avanza, debido a que alcanza el número de Mach crítico, es posible que no se reconozca bien la causa de la vibración, entonces se deben de disminuir las r.p.m. al mismo tiempo que se baja el colectivo.
- 3. Disminuir la velocidad indicada: no una disminución inmediata, ya que en el caso de pérdida en la pala debido a una alta velocidad de crucero, el movimiento excesivo hacia atrás del cíclico aumenta las "G" y agrava los síntomas de la pérdida. Con lo cual la disminución debe ser gradual al mismo tiempo que se disminuye colectivo.
- 4. Aumentar las r.p.m. del rotor: La pérdida de pala a velocidades de crucero elevadas es menos común con un paso colectivo más bajo y un mayor régimen de vueltas del rotor. En ciertos aparatos se debe tener en cuenta el límite de Mach crítico en las palas que avanzan a medida que se aumentan las r.p.m. del rotor. En los modernos aparatos con extremos de pala más aerodinámicas es mucho menos común que se produzca, ya que ofrecen mayor sustentación a menor régimen de vueltas del rotor, se necesita realizar una maniobra muy brusca para que ésta se presente, como un viraje ceñido a altitudes elevadas.
Autorrotación:
La acción del piloto ante un fallo del motor o motores debe de realizarse inmediatamente, bajando el paso colectivo hasta su tope final para que la "rueda libre" funcione, aplicándolo de nuevo y tirando del cíclico hacia atrás para frenar la aeronave a unos 10 metros del suelo. El tiempo de reacción es muy bajo debido a que el régimen de vueltas del disco rotor probablemente se haya ralentizado en este caso, con lo cual hay que responder con rapidez para que el efecto "molinillo de viento" de las palas al chocar contra el aire amortigüe la caída del aparato, con lo cual se puede realizar un aterrizaje seguro a pesar de no disponer de planta motriz. Los pilotos experimentados efectúan a menudo sus descensos normales en autorrotación y prosiguen con la aproximación aplicando potencia a unos 100 pies aproximadamente de tierra.
Despegues y aterrizajes con escasa potencia:
Se emplea la sustentación traslacional para conseguir elevar el aparato cuando no dispone de la potencia suficiente para el despegue vertical, la densidad del aire es muy baja y/o éste está demasiado cargado para esas condiciones (entre otros factores).
Cuando la aeronave está en el suelo y alcanza la máxima potencia total o disponible, pero no la suficiente para el despegue normal, debido a ciertas condiciones, es necesario que se eleve un poco para avanzar gradualmente hacia adelante intercambiando efecto suelo por sustentación traslacional hasta alcanzar la velocidad adecuada para que el helicóptero despegue. Si fuera necesario también es posible realizar un "despegue en carrera" (ésto es con el tren de aterrizaje en el suelo, sin necesidad de elevación parcial), si la aeronave dispone de ruedas y/o está sobre un terreno adecuado donde pueda rodar, o bien los patines resbalar, se mantiene la potencia y se aplica cíclico hacia adelante, lo que provoca que se acelere al frente sobre tierra, cuando alcance cierta velocidad, suficiente para descargar el peso del aparato del suelo, se aplica colectivo de nuevo, en este momento se descarga unos grados la inclinación frontal del cíclico, éste comenzará a sustentarse nivelado cerca de la superficie hasta que gana la velocidad necesaria para elevarse.
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| Evacuación SAR, foto: Andrés Lledó (tripulación Helimer 207), sobran las palabras. Gracias!! |
Exercise SAR simulation: Salvamento Marítimo-Anavre.