DISIMETRÍA DE LA SUSTENTACIÓN

La disimetría de la sustentación sobre el rotor de un helicóptero se debe a la diferencia de sustentación entre la mitad del rotor que avanza y la mitad que retrocede.

La pala que pasa por el rotor de cola y avanza hacia adelante por el lado derecho del helicóptero (tomamos como ejemplo un giro en contra de las agujas del reloj, helicópteros standard, no así los helicópteros franceses) tiene un incremento de velocidad la cual alcanza su máxima a los 3/4 del giro. Luego, a partir de ese lugar hacia la nariz  del helicóptero la pala va perdiendo velocidad. A partir de aquí la pala va perdiendo velocidad obteniendo la mínima a los 90º a la izquierda y luego comienza nuevamente a ganar velocidad.

La siguiente figura muestra las diferentes velocidades que alcanza la pala a lo largo de una revolución. Note también la parte circular sombreada llamada "Área de Flujo Reversivo".

La velocidad en el extremo de esta zona es de cero nudos, dentro de esta zona el aire se mueve desde el borde de fuga hacia el borde de ataque. Desde el extremo de esa zona hacia la punta de la pala la velocidad aumenta hasta 294 Knots (en el ejemplo).

A una velocidad de 100 Kts. del helicóptero, como en el ejemplo, existe una diferencia de 200 Kts. entre la pala que avanza y la que retrocede. Puesto que la sustentación se incrementa con el cuadrado de la velocidad, una potencial variación de la sustentación existe entre la zona del rotor que avanza con la zona que retrocede. Esta diferencia de sustentación debe ser controlada sino un helicóptero sería incontrolable (volcaría hacia la izquierda, como lo comprobó prácticamente de la Cierva).

Para comparar la sustentación de las dos zonas debemos usar la formula de la sustentación (1/2þ*V2*Cl*S). En vuelo, dos factores de la ecuación, densidad (þ) y la superficie de la pala(S) permanecen constantes tanto en la pala que avanza como en la que retrocede. Los únicos factores que varían son la velocidad y el ángulo de ataque, factores que deben compensarse entre ellos para derrotar la disimetría de la sustentación.

Dos factores, las RPM del rotor y la velocidad del helicóptero, controlan la velocidad de la pala en vuelo hacia adelante (por ahora pensemos solo en el vuelo hacia adelante), ambos factores variables en alguna proporción, debiendo mantenerse en ciertos valores operativos.

La siguiente figura muestra la relación que existe entre el ángulo de pitch de la pala y la velocidad de la misma, en vuelo hacia adelante:

Note que el ángulo de pitch es más bajo sobre el lado del disco que avanza para compensar el aumento de la velocidad de la pala sobre este sector y por el contrario es aumentado el ángulo de pitch sobre el lado con menor velocidad de la pala. Estos cambios se realizan en forma automática y fuera del control del piloto (off course), por un mecanismo muy simple que permite a la pala subir o bajar ("flapear") libremente. Trataré de explicar un poco más esto: cuando la pala comienza a ganar velocidad (parte derecha del dibujo) comienza a tener más sustentación, al tener más sustentación la pala va a subir (me siguen?), al colocársele un dispositivo que permita que la pala suba (pin horizontal), su viento relativo hace que el ángulo de ataque disminuya y por lo tanto la sustentación disminuye también (eureka!!) autoregulandose en todo el viaje alrededor de su eje. Por el contrario en la parte izquierda del dibujo (claro, también en el rotor) con la disminución de la velocidad y la consecuente disminución de la sustentación la pala va a bajar, aumentando su ángulo, y aumentando luego la sustentación (vamos!! no es tan difícil). Esta articulación se la conoce como Articulación de batimiento ó flapeo.

Todo esto es solo para que el helicóptero no vuelque hacia su izquierda (nada más ni nada menos), y el primero en ponerlo en práctica fue Juan de la Cierva en sus primeros autogiros (en realidad, los primeros se le estampaban contra el piso a causa de la disimetría de la sustentación).

Hasta ahora los fui llevando por el camino que yo quería, pero todo esto funciona para los rotores totalmente articulados. ¿Se preguntaron que otras maneras existen para contrarrestar la disimetría de la sustentación?. Sí!!, existen otras. Vamos a tratar de verlas y explicarlas lo mejor posible.

ROTORES SEMIRÍGIDOS Y RÍGIDOS

En los rotores semirígidos las palas no están articuladas en el buje, es el conjunto el que puede inclinarse en su conjunto por medio de una junta universal que une al buje con el eje(por supuesto, los semirígidos tienen solo dos palas).

Si piensan en este tipo de conjunto (les pongo una figura abajo para que el pensamiento sea más profundo), verán que cuando una pala sube la otra baja, compensando de esta manera la diferencia de sustentación en cada lado (sí, las palas están enfrentadas).

En un rotor rígido (como el BO-105) las palas al estar construidas con materiales compuestos absorben ellas mismas y se flexionan permitiendo corregir la disimetría de la sustentación.

Terminología / Generalidades / Perfiles / Ángulo de Ataque / Distribución de presiones / Viento Relativo / Fuerza Aerodinámica Velocidad del rotor / Disimetría de la sustentación / Disimetría en el rotor de cola / Fuerza centrífuga / El vuelo estacionario Sustentación por translación / Resistencia / Precesión giroscópica / Perdida en la pala que retrocede / Efecto suelo / Flapeo - Flapping / Torque / Autorrotación / Flujo de aire transversal  / Asentamiento con potencia