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La autorotación en un helicóptero

Que pasa si en pleno vuelo se para el motor de un helicóptero? Si el rotor principal se queda sin la propulsión que le hace girar, se pierde la sustentación y debería de caer como una piedra. De hecho lo hace, pero si se emplea un truco aerodinámico, el helicóptero será capaz de descender planeando y aprovechar la energía de las palas en rotación para realizar un aterrizaje suave.

El principio en el que se basa el truco lo habremos observado todos alguna vez en la misma naturaleza con las semillas del arce.

Esta semilla está provista de una extensión plana muy parecida a un ala. Si esta semilla se cae, el "ala" le induce a girar alrededor de su núcleo más abultado y pesado provocando un descenso estabilizado y ralentizado. Lo podemos comparar a un planeador, que en vez de volar en línea recta con dos alas lo hace con sólo un ala girando alrededor de sí mismo. Esta semillas por lo general se desprenden del árbol en una ráfaga de viento y bajo condiciones favorables pueden recorrer mayores distancias, con lo que el nuevo árbol podrá crecer libre de la sombra del de la generación anterior.

Veamos cómo se traspasa este fenómeno al rotor de un helicóptero:

Para ello tenemos que diferenciar dos estados de vuelo: el vuelo motorizado y el descenso sin motor o planeo.

En el vuelo motorizado el rotor con paso positivo genera sustentación impulsando el aire desde la parte superior al la inferior, creando un chorro de aire sobre el que se sustenta el helicóptero. Si en cambio quitamos la propulsión del motor, la sustentación desaparecerá y el helicóptero caerá hacia el suelo. En este momento el flujo de aire se invierte y pasará de la parte inferior a la superior.

Lo que vaya a suceder en este momento lo decide el paso de las palas del rotor...

Partimos del hecho de que el rotor pueda girar libremente sobre su eje. Si durante la caída dejamos el paso del rotor en positivo, el flujo de aire frenará la rotación hasta el punto de parar el giro del rotor o incluso invertir el sentido del giro. Las consecuencias serían fatales: el helicóptero caería incontroladamente como si lo lanzaramos a mano desde un décimo piso.

Caer o planear?

Si por el contrario invertimos el paso dejándolo negativo que sucederá? En este caso el flujo de aire ascendente que rodea el helicóptero durante su caida no frenará el rotor sino que lo mantendrá en rotación como si se tratase de un molino de viento. Desde este momento ya no deberíamos llamarlo 'caida' sino 'descenso' o mejor aún 'planeo', porque estamos empleando exactamente el mismo truco que las semillas del arce!

De hecho, mientras se mantenga la rotación de las palas principales por encima de un cierto régimen mínimo, el vuelo del helicóptero es perfectamente gobernable. Responde al cabeceo y al alabeo sin mayor diferencia. En el caso del mando de guiñada (giro sobre el eje vertical con ayuda del rotor de cola), la cosa dependerá si el helicóptero tiene instalado un sistema de autorotación con o sin transmisión al rotor de cola. Si no existe una transmisión del rotor principal al rotor de cola durante la autorotación, el helicóptero se orientará durante el descenso como una veleta al viento. (Lo que no hará, será girar incontroladamente sobre su eje vertical, puesto que a falta de propulsión motriz tampoco existe el par de giro.) Por otro lado, evidentemente, si el modelo está equipado con una transmisión al rotor de cola durante la autorotación, el mando de cola sigue bajo el control del piloto.

Resumiendo: en un vuelo horizontal hacia adelante paramos el motor y para mantener el régimen de giro del rotor principal en el inevitable descenso del helicóptero, hemos invertido el paso de las palas principales. Ahora nos encontramos en lo que sería la senda de planeo, perdiendo altura a una velocidad estable y con control sobre los mándos básicos. Durante esta fase es importante que el helicóptero siempre esté en avance, es decir, no descienda exactamente vertical.

Sin embargo la velocidad de descenso es demasiado elevada como para posar el helicóptero sobre el suelo sin rotura. Lo que necesitamos es frenar el planeo del modelo poco antes del suelo y tomar tierra con suavidad. Para ello nos aprovecharemos de la energía que está acumulada en las palas del rotor en giro. Gracias a su peso, las palas principales no se paran a la mínima que cambiemos su paso al positivo. Dependiendo de su régimen de giro, dispondremos de un cierto tiempo en el que con el paso en positivo podamos crear sustentación, frenar el helicóptero y posarlo como si se tratase de un aterrizaje normal. El problema está en que sólo hay un intento, puesto que al aumentar el paso a positivo el giro del rotor pierde revoluciones y si en un determinado tiempo no conseguimos aterrizar suavemente nos quedaremos con un helicóptero con el rotor casi parado, sin sustentación y cualidades de vuelo de una piedra...

 

Tanto a la teoría... Sin embargo, el piloto RC que ya se defienda en el vuelo del helicóptero, tendrá que practicar paso a paso esta maniobra. No es aconsejable entender la teoría y confiar en que cuando el helicóptero sufra una parada repentina de motor se realice una autorotación sin más.

Lo que más se opone al instinto del piloto es el dar paso negativo en cuanto se pare el motor, puesto que lo último que queremos hacer cuando el modelo se queda sin motor es invertir el paso para que la caída sea más rapida.

Aprender la autorotación

Por otro lado, si volamos con un helicóptero con motor de explosión, cómo nos lo montamos para aprender la autorotación sin tener que parar irreversiblemente el motor? Los pilotos con un helicóptero eléctrico aqui tendrán una ventaja, dado que en este caso el motor se puede encender y apagar sin más problema.

La forma más común de aprender esta maniobra prudentemente es programando la fase de vuelo estacionario de la emisora de tal forma que con el stick de paso a mínimo el motor se mantenga en un ralentí seguro y el paso de las palas del rotor se encuentren entre 2º-4º grados negativos. Con esta fase activada subimos el helicóptero en un vuelo de avance a una altura prudencial (40-60 metros). Lo acercaremos desde la derecha o la izquierda para ir contra el viento y buscaremos el punto para bajar el stick y que la senda de planeo termine más o menos delante de nosotros. Para ello, como si se tratase de un aterrizaje normal desde gran altura, comenzaremos con un descenso moderado inclinando cada vez más la senda de planeo bajando cada vez más el stick de paso en la emisora. A una altura mínima de seguridad volvemos a subir el stick de paso, levantamos el morro con el mando de cabeceo y frenamos el helicóptero.

Llegará el punto en el que el helicóptero descienda y aún con el motor a ralentí, el rotor mantenga o incluso aumente de revoluciones. Cuando hayamos llegado a este punto, podremos observar que la velocidad de descenso es más o menos constante y con el mando de cabeceo y alabeo trataremos de mantener el avance y la trayectoria del helicóptero de forma que la senda de planeo sea rectilínea hacia el punto sobre el que queramos posar el helicóptero. Con algo de práctica la fase de planeo será cada vez más estable y larga y ya confiando en la reacción del helicóptero subiremos más tarde el stick de paso para frenarlo.

A estas alturas de la práctica de la maniobra de autorotación, al frenar el modelo aumentando el paso, la reacción del modelo ya es notable incluso cuando el motor todavía no haya cogido las revoluciones que aún tiene el rotor. Esto ya da una cierta confianza. Para acentuar más este efecto se puede ir modificando la curva de motor en la emisora de forma que al bajar el stick éste alcance antes el ralentí.

La fase de autorotación en la emisora

Cuando nos sentemos seguros realizado esta maniobra, podemos dar el penúltimo paso: la activación de la fase de vuelo de 'autorotación'. En esta fase, la curva de paso es básicamente idéntica a la fase de 'estacionario'. La diferencia se encuentra en la curva de motor, que será completamente plana garantizando un ralentí estable al motor. Es decir, esta fase pondrá el motor a ralentí, no lo para!

Hasta ahora, cada vez que nos acercabamos al suelo y volvimos a subir el stick de paso, el motor subía de nuevo de revoluciones y terminaba propulsando de nuevo el rotor. Si activamos la fase de autorotación en la emisora, esto ya no sucederá. Esto significa que tendremos que aterrizar el helicóptero antes de que perdamos del todo la sustentación que nos proporciona la energía del rotor en giro.

Y ahora viene el momento de la verdad. Volamos el helicóptero al punto de partida, iniciamos el descenso con paso negativo, activamos la fase de autorotación, estabilizamos la senda de planeo como ya lo hemos hecho antes, y a 1-2 metros del suelo frenamos el helicóptero levantando su morro y aumentando el paso. Sin perder mucho tiempo aterrizamos el helicóptero.

Hay gente que en pleno vuelo activa la fase de autorotación e inicia luego el descenso controlado. Yo preferí activar esta fase mientras estaba en el descenso y ya seguro de que el helicóptero se encontraba en la trayectoria correcta. De todas formas, el realizar una autorotación con esta fase activada en la emisora, aun guarda la pequeña seguridad de que si la senda de planeo es incorrecta aun se puede volver a activar el motor y reanudar el vuelo (siempre que se consiga encontrar el interruptor en la emisora a tiempo).

El último y definitivo paso hacia la autorotación en un helicóptero RC con motor de explosión es parar el motor del todo. Entonces ya no hay marcha atrás. La senda de planeo, el frenado y el aterrizaje han de ser correctos o el helicóptero no lo sobrevivirá...

Desde mi punto de vista, esta maniobra es más importante que cualquier otra figura acrobática, porque supone un seguro de vida para el helicóptero en el caso de que se pare el motor o perdamos la transmisión del rotor de cola en vuelo. Por tanto, antes de aventurarse con figuras como el flip, looping o invertidos, que seguro que son más espectaculares, es aconsejable entrenar y aprender la maniobra de la autorotación. Tanto el helicóptero como nuestras finanzas nos lo agradecerán!

 

 

© Skytechnologies 11/2007

 

 

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