2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24
El evento del 13 de enero de 1942, cuando el helicóptero Sikorsky, destinado a fines militares, se elevó en el aire, puede considerarse un lanzamiento completo del primer helicóptero del mundo, aunque militar. El diseñador de aviones comenzó el desarrollo de helicópteros en la Rusia prerrevolucionaria y los continuó en el exilio en los Estados Unidos. Desde entonces, ha pasado mucho tiempo, el diseño de los helicópteros ha sufrido cambios significativos, pero los objetivos del uso de la tecnología siguen siendo los mismos.
Diseño de helicóptero
En todos los esquemas de helicópteros se distinguen las mismas partes principales:
- Rotor principal. Genera propulsión y sustentación y controla el helicóptero. Estructuralmente, consta de palas y un casquillo que transmite el par desde el eje principal de la caja de cambios a las palas.
- Tornillo de cola. El control direccional de un helicóptero de un solo rotor compensa el par reactivo del rotor principal. Su diseño incluye un buje y cuchillas unidas al eje del engranaje de cola.
- Placa calefactora. Controla el paso cíclico y colectivo del rotor principal, transmite señales desde el circuito de control a la bisagra axial del cubo y luego acuchillas.
- Sistema de control. Los helicópteros están equipados con tres sistemas de control independientes: direccional, longitudinal-transversal y controlando el paso común de la hélice. Dichos sistemas incluyen palancas en la cabina, mecanismos de gradiente de fuerza, balancines y tracción, plato cíclico y servomotores hidráulicos.
- Transmisión. Transmite potencia a las hélices y auxiliares de los motores. El número y ubicación de los motores, así como el diseño del helicóptero determinan el diseño de la transmisión.
- Fuselaje. Los componentes principales del helicóptero están unidos a él. Diseñado para acomodar pasajeros y carga, combustible, equipo.
- Ala. Genera sustentación adicional, reduciendo la carga en el rotor principal y aumentando la velocidad del helicóptero. Las alas también pueden acomodar equipos, tanques de combustible y nichos para ocultar el chasis. Los rotores de los helicópteros transversales están soportados por el ala.
- Plumaje. Proporciona equilibrio, estabilidad y capacidad de control del helicóptero. Se divide en dos tipos: vertical o de quilla y horizontal o estabilizador.
- Piezas de despegue y aterrizaje de helicópteros. Diseñado para estacionar un helicóptero, extinguiendo la energía cinética durante el aterrizaje y el movimiento en tierra. Muchos helicópteros tienen el tren de aterrizaje retraído en vuelo.
- Motor de helicóptero. Genera la potencia necesaria para alimentar los accesorios, la transmisión principal y los rotores de cola. La central eléctrica combina varios motores con sistemas que aseguran su funcionamiento estable en diferentes modos.
Tipos de helicópteros
Los helicópteros se dividen en varios tipos. Cada tipo tiene sus propias características, fortalezas y debilidades.
Helicópteros de un solo rotor
El tipo más común de dispositivo de helicóptero es una máquina de un solo rotor con un rotor de cola. La ventaja de este diseño radica en la simplicidad: una transmisión, un tornillo, fácil operación. Aproximadamente del 8 al 10 % de la potencia del motor se usa para operar el rotor de cola mientras se está flotando en el aire, aproximadamente del 3 al 4 % durante el vuelo de traslación. El peso relativamente ligero y el diseño simple compensan tales pérdidas de energía. La desventaja de tal dispositivo para helicópteros es el peligro que amenaza al personal de tierra desde el rotor de cola.
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El eje de la hélice de tales helicópteros, compensando el par, se dirige a lo largo del vuelo. Este diseño le permite crear empuje sin recurrir al uso de un rotor principal. Esto aumenta su eficiencia, ya que no es necesario inclinarlo hacia adelante. El tornillo de compensación de par del rotor principal se coloca de tal manera que no genere arrastre y aumente la potencia suministrada al tornillo de compensación.
Helicóptero a reacción
El dispositivo de este modelo es una manera fácil de resolver el problema del torque. Es generado por los motores ubicados al final de las palas, pero no se transmite a través del eje. Solo el momento de fricción de los cojinetes se transmite al fuselaje.
Los motores a reacción crean empuje a reacción. Este tipo de rotor tiene una estructura simple, que es su ventaja;entre las desventajas está el alto consumo de combustible.
Helicóptero coaxial
Dos tornillos de un helicóptero coaxial, situados uno encima del otro y girando en sentidos opuestos, amortiguan el momento transmitido al fuselaje. El único requisito para los tornillos es el mismo par.
Los helicópteros coaxiales son inferiores en tamaño a los de un solo rotor, pero el par no se compensa con la potencia, lo cual es posible debido al diseño de los helicópteros.
Helicópteros de rotor transversal
La ventaja de un helicóptero de este tipo radica en la reducción de la potencia requerida para el movimiento hacia adelante. Esto es especialmente importante en helicópteros multimotor, que deben continuar moviéndose en dirección horizontal con el motor parado.
La desventaja de este tipo de máquinas es la alta resistencia debido a la resistencia frontal de la estructura sobre la que descansan los rotores. La racionalización y reducción del tamaño de la estructura aumenta el peso del helicóptero.
El helicóptero de rotor transversal tiene una transmisión más compleja y de mayores dimensiones, aunque se ven afectadas por el grado de superposición de los rotores. Uno de los helicópteros más grandes y pesados de este diseño es el Mi-12.
Helicóptero de rotor delantero
Un fuselaje espacioso y la capacidad de cambiar el centro de gravedad son las ventajas de este diseño de helicóptero. La carga útil se distribuye entre los rotores. La complicada transmisión y su gran peso son las principales desventajas de los helicópteros con transversalubicación de los tornillos.
La segunda desventaja es la reducción de la eficiencia de las hélices, ya que los chorros de su trabajo se cruzan. En vuelo hacia adelante, la pérdida de calidad se reduce debido al hecho de que la hélice trasera está ubicada más alta que la delantera. ¿Cuántas palas tiene un helicóptero de este diseño? El diámetro de la hélice y el número de palas pueden variar para mejorar el manejo y la estabilidad de la máquina.
Helicópteros multirotor
Los proyectos de helicópteros multirrotor desarrollados por diseñadores de aeronaves implicaron la creación de modelos pesados de máquinas. Debido a varios rotores principales, el control se simplifica, ya que el helicóptero puede girar sobre cualquiera de los tres ejes aumentando el empuje de una hélice en particular. El esquema multirrotor de los helicópteros pesados permite mantener el diámetro de los tornillos dentro de ciertos límites.
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