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¿Cómo funcionan los HELICÓPTEROS? Las leyes de Newton - Tecnología Aerodinámica - Ángulo de ataque - Precesión Giroscópica

En este vídeo os explicaremos cómo vuela un helicóptero mediante el vuelo realizado por el director general de JAES, que partirá de la ciudad de Treviso para llegar a sus oficinas en Sicilia.

Después de subir a bordo, el helicóptero JAES se levanta del suelo y emprende el vuelo hacia su destino.
Dejando atrás la ciudad de Treviso, sobrevuela el pabellón deportivo del Equipo de Baloncesto de TREVISO, que recientemente logró el ascenso a la "Serie A”, la primera división profesional del campeonato italiano de baloncesto. Esta hazaña de gran importancia fue posible gracias a sus empleados, a los miembros de la empresa, a los jugadores, y con mención especial a nuestro capitán de equipo Matteo Imbrò, sin olvidar asimismo al impresionante batallón de aficionados del Treviso Basketball Team.

Durante este vuelo, vamos a poder observar cuáles son los principales componentes, y los controles que hacen posible que los helicópteros puedan realizar maniobras que los aviones no pueden. Además, podremos contemplar el aterrizaje del helicóptero de JAES cerca de la playa de MONDELLO. La playa de Mondello está considerada una de las playas más bonitas y cautivadoras de Sicilia. El CEO de JAES nació en PALERMO, por esta razón se siente muy apegado a este lugar, por ello siente gran felicidad de poder regresar a su tierra.

Los helicópteros son aviones capaces de permanecer quietos en el aire, y de moverse hacia arriba o hacia abajo sin inconveniente.
Su habilidad para desplazarse libremente en el aire se asegura mediante grandes hélices que giran alrededor de ejes verticales gracias a la potencia suministrada por un motor.

Se cree que los bocetos de Leonardo da Vinci de finales del siglo XV fueron el predecesor del helicóptero moderno. Sin embargo, fue durante los años 40 del siglo 20° cuando hicieron aparición lo que consideramos los primeros helicópteros del mundo.

Este helicóptero tiene un motor de turbina llamado TURBOSHAFT ENGINE. Este tipo de motor se emplea para producir empuje, sino más bien para alimentar un eje mecánico. De hecho, está equipado con un compresor, una cámara de combustión y una serie de fases de turbina en el interior del generador de gas.

La función del compresor es aspirar el aire y presurizarlo. El combustible arde sumergido en este aire caliente y presurizado. El gas de escape que se origina con esta combustión sale de la cámara de combustión, pasa luego por las turbinas y las hace girar.
Hay dos conjuntos de turbinas: estas turbinas hacen girar el compresor, mientras que estas turbinas hacen girar el eje del rotor.

El número de palas del rotor principal puede variar según el tamaño y el peso del helicóptero. Lo que es seguro es que un helicóptero puede tener un mínimo de 2 palas, y un máximo de 7, tal y como en el caso del Sikorsky S-65, uno de los helicópteros de transporte más grandes y pesados del mundo Occidental.

Un rotor con muchas palas exige un motor más grande y potente. Un mayor tamaño significa unos costes más elevados.
Al igual que en el caso de los aerogeneradores, un helicóptero con muchas palas será más potente, pero a la vez también resultará menos eficiente que uno con menos palas.

Las palas del helicóptero, girando en una dirección determinada, generan una fuerza equivalente con dirección opuesta, según la tercera ley del movimiento de Isaac Newton.
En consecuencia, por cada acción, hay una reacción igual y opuesta. Así pues, si un objeto ejerce una fuerza sobre otro objeto, ese otro objeto va a ejercer una fuerza opuesta e igual en el primer objeto. Esto significa que, durante el giro, las palas que están ejerciendo una fuerza al aire en esta dirección, van a recibir en consecuencia una fuerza opuesta del aire. Esto se conoce como TORSIÓN DE REACCIÓN, y entra en oposición al giro de las palas.

Así pues, si las palas empiezan a girar en esta dirección, todo el cuerpo y el fuselaje del helicóptero girará en dirección opuesta.

Por esta razón, todos los helicópteros disponen de un ROTOR de COLA que permite contrarrestar esta reacción de torsión.
El rotor de cola está formado por una sola hélice, colocada expresamente en la cola del helicóptero.
Al girar, esta hélice empuja el aire en dirección opuesta, para así producir el EMPUJE. Este empuje va a oponerse a la dirección de la reacción de torsión con el fin de estabilizar todo el helicóptero.

Al cambiar la INCLINACIÓN y, en consecuencia, el ÁNGULO DE ATAQUE de sus palas, esta hélice es capaz de incrementar o reducir el flujo de aire que pasa a través de las palas, y en consecuencia incrementar o disminuir el EMPUJE opuesto a la REACCIÓN DE TORSIÓN.

Ya hablamos sobre el ÁNGULO DE ATAQUE en nuestro video anterior sobre los aviones, en el cual explicamos que este ángulo se formaba entre la línea de cuerda aerodinámica del ala del avión, y la dirección del flujo de aire.

Durante la fase de despegue, la fuerza de cola hace inclinar la aeronave aumentando el ángulo de ataque, y en consecuencia también el empuje hacia el ala. Todo ello propicia que el avión se eleve.
Las palas del rotor del helicóptero tienen una tecnología aerodinámica muy parecida a las alas del avión, y siguen el mismo principio.

En condiciones estables, el empuje generado por el rotor de cola es capaz de equilibrar perfectamente la reacción de torsión del rotor principal, consiguiendo que el helicóptero permanezca quieto en el aire, con el morro mirando en esta dirección.

Tal y como ya sabemos, aparte de despegar y aterrizar en vertical, un helicóptero puede realizar muchas otras maniobras: es capaz de avanzar y retroceder, y normalmente puede moverse en cualquier dirección en un espacio de 360 grados. Cuando cambia de dirección, éste también podría subir o bajar de altitud.
Un helicóptero también es capaz de lograr una rotación de guiñada siguiendo las agujas del reloj, o contrario a las agujas del reloj.

Pero, ¿cómo lo consigue? Si miramos de cerca el rotor principal de este helicóptero podremos percatarnos que está formado por varios elementos, como por ejemplo el eje y el mecanismo del plato oscilante. El plato oscilante consiste en un aro inferior, un cojinete y un aro superior, que se une al eje del rotor.

El aro inferior es capaz de realizar estos movimientos... Un cojinete colocado entre la parte inferior, y la parte superior del plateo oscilante garantiza que este último pueda seguir los movimientos del plato oscilante, y al mismo tiempo continúe girando junto al eje del rotor.

A medida que el piloto aumenta el PASO COLECTIVO, que generalmente es la palanca situada en el lado izquierdo de su asiento, hay un aumento simultáneo e igual en el ángulo de inclinación de todas las palas principales del rotor.
A medida que se baja, hay una disminución simultánea e igual en el ángulo de inclinación.

El PASO CÍCLICO se emplea para controlar el rotor principal con la finalidad de cambiar la dirección de movimiento del helicóptero. Normalmente está ubicado en la parte delantera mirando desde el suelo de la cabina de mando, sea entre las piernas del piloto, o en ciertos modelos en medio de los dos asientos de los pilotos. Posiblemente sea la palanca de control más sofisticada y delicada de todo el helicóptero, ya que cambia el ángulo de inclinación de cada pala del rotor principal de forma independiente, dependiendo de su posición en el ciclo. La inclinación se altera de manera que cada pala tenga el mismo ángulo de ataque al pasar por el mismo punto en el ciclo, cambiando la sustentación generada por la pala en ese momento, y al mismo tiempo haciendo que cada pala vuele hacia arriba o hacia abajo en sincronía a medida que pasa el mismo punto.

Cuando el piloto mueve el paso cíclico hacia adelante, las barras de control inclinarán las palas en esta dirección, aumentando el ángulo de ataque sólo de las palas en el lado izquierdo del ciclo. Por consiguiente, la sustentación será más pronunciada en la parte trasera del ciclo, y con ello se logrará que el helicóptero tire hacia adelante.

¡Parece una paradoja! De hecho, todo esto ocurre gracias a la PRECESIÓN GIROSCÓPICA.
Éste es un fenómeno que acontece en los cuerpos giratorios, en el cual una fuerza ejercida se manifiesta 90 grados más tarde en la dirección de giro desde donde se ejerció dicha fuerza.

Como ya hemos podido observar, para contrarrestar la reacción de torsión, los helicópteros están dotados de un rotor de cola. Los PEDALES ANTITORSIÓN, ubicados en el suelo de la cabina en los pies del piloto, controlan la inclinación, y, por lo tanto, el empuje de las palas del rotor de cola. En consecuencia, con ellos se puede controlar la dirección que toma el morro de la aeronave.

Partiendo de una posición neutral, apretando el pedal derecho lograremos que el morro del helicóptero vire hacia derecha, y que la cola gire hacia la izquierda. Presionando el pedal izquierdo va a tener el efecto contrario: el morro del helicóptero virará hacia la izquierda, mientras la cola girará hacia la derecha.

Durante el vuelo, los pilotos de helicóptero saben de sobras que por para cada acción, hay una reacción distinta.
Así pues, por ejemplo, al mover el paso cíclico hacia la derecha, el helicóptero se inclinará hacia la derecha, pero al mismo tiempo va a perder altitud. Por consiguiente, será necesario controlar el paso colectivo y, en consecuencia, el pedal anti torsión para así conseguir mantener el helicóptero a la altura deseada.

Después de este largo viaje, el CEO de JAES finalmente llega a su destino. Ahora, el piloto del helicóptero realiza las maniobras necesarias para aterrizar en la plataforma de aterrizaje, situada a poca distancia de la espectacular playa de Mondello.

Desde hace 10 años JAES satisface las necesidades de sus clientes en el sector de suministros industriales, toda la experiencia ha llevado a JAES, a convertirse en un socio de referencia para algunos de los fabricantes de helicópteros más importantes, proporcionando su soporte técnico en una amplia gama de componentes industriales, necesarios durante el proceso de fabricación de estas formidables aeronaves.

Querríamos agradecer a Domenico Bonura, un jefe de tripulación profesional, que nos asesoró durante la creación de este video.