En el mundo de la ingeniería, se trata de fabricar máquinas que puedan funcionar incluso en las situaciones más difíciles.
La autorrotación es una maniobra muy importante para los helicópteros que puede significar la diferencia entre la vida y la muerte.
Explicaré qué es la autorrotación, cómo funciona y por qué es tan importante para los pilotos e ingenieros de helicópteros en esta publicación de blog.
Entonces, prepárate para aprender sobre una de las partes más importantes de volar un helicóptero.
Introducción a la Autorrotación en Ingeniería
Definicion formal:
1. Rotación alrededor de cualquier eje de un cuerpo que sea simétrico y esté expuesto a una corriente de aire uniforme y mantenido solo por momentos aerodinámicos. 2. Rotación de un perfil aerodinámico simétrico estancado paralelo a la dirección del viento.
La autorrotación es un tipo de vuelo en el que el sistema de rotor principal de un helicóptero u otra aeronave de ala giratoria gira sin ser propulsado por el motor.
Esto es similar a cómo funciona un autogiro.
Cuando el motor o el rotor de cola dejan de funcionar, este método se usa a menudo para aterrizar el helicóptero rápidamente. Pero también se puede usar para salir de un anillo de vórtice y como herramienta de entrenamiento cuando un piloto está aprendiendo a volar.
Cómo funciona la autorrotación
Durante la autorrotación, el piloto desconecta el motor del sistema del rotor principal. Esto permite que el flujo ascendente de aire impulse solo las palas del rotor.
Para controlar las RPM de autorrotación, el piloto cambia el tamaño del área de autorrotación en relación con las áreas impulsadas y de pérdida.
Para más detalles visite esta página:
Aerodinámica de autorrotación
La autorrotación es un procedimiento de emergencia muy importante en el vuelo de helicópteros. Permite que el rotor principal de un helicóptero se mueva solo por la presión del aire, no por el motor.
Variables que afectan la autorrotación
Las principales cosas que afectan el funcionamiento de la autorrotación son:
- Altitud de densidad: en altitudes de alta densidad, donde el aire es menos denso, la velocidad de descenso será más rápida.
- Peso bruto: Los helicópteros con más peso caen más rápido.
- Velocidad aerodinámica: el piloto tiene el mayor control sobre la velocidad de descenso durante la autorrotación a través de la velocidad aerodinámica.
Al igual que en un vuelo normal, el control de cabeceo cíclico hace que el avión vaya más rápido o más lento.
Los descensos autorrotativos a velocidades aerodinámicas muy bajas o muy altas son más peligrosos que los realizados a la velocidad mínima de descenso.
- Velocidad de rotación del rotor: a medida que aumenta la velocidad de rotación del rotor, la velocidad de descenso disminuye.
Región conductora de autorrotación
Durante la autorrotación, la región impulsora o autorrotativa suele estar entre el 25 y el 70% del radio de la pala. Aquí es donde se realizan las fuerzas que hacen girar las palas.
Hay un ángulo de la fuerza aerodinámica total en esta área.
Aterrizaje de bengalas y absorción de energía
Al aterrizar desde una autorrotación, la energía cinética almacenada en las palas giratorias y el movimiento hacia adelante del avión se utilizan para reducir la velocidad de descenso y realizar un aterrizaje suave.
Una velocidad de descenso más alta significa que se necesita más energía del rotor para detener un helicóptero que una velocidad más baja.
Maniobras en Autorrotación
Cuando un avión pierde potencia, un piloto debe hacer tres cosas importantes:
- Autorrotación: esta maniobra cubre el cambio de vuelo normal con motor a autorrotación constante.
- Autorrotación constante: Durante la autorrotación constante, las fuerzas aerodinámicas del motor por sí solas deben dar como resultado un par neto cero.
Debido a que el avión desciende, el aire fluye hacia arriba a través del rotor principal. La forma de las palas también lo hace más fácil.
El rotor principal está conectado al rotor de cola con engranajes, por lo que en vuelo normal, el rotor principal impulsa el rotor de cola.
Pero durante el descenso autorrotativo de estado estable, cuando el motor pierde potencia y el par cae a cero, el rotor de cola deja de funcionar como un dispositivo antipar porque recibe par del sistema del rotor principal a través del sistema de transmisión.
- Flare Landing: en esta maniobra, las palas giratorias y el movimiento hacia adelante del avión se utilizan para reducir la velocidad de descenso y realizar un aterrizaje suave.
- Touch-Down: el vehículo aterriza suavemente utilizando la energía restante en la cabeza del rotor.
Limitación de velocidad aerodinámica del manual de vuelo para autorrotación
En la autorrotación, habrá una velocidad por encima de la cual las partes de las palas del rotor que arrastran detrás del rotor se extenderán tanto a lo largo de la envergadura de las palas que el rotor comenzará a disminuir mucho la velocidad.
Esta velocidad aerodinámica generalmente se escribe como la velocidad aerodinámica máxima permitida para la autorrotación en el manual de vuelo.
Maniobra de autorrotación del helicóptero
Autorrotación básica y sus cuatro secciones
Hay cuatro partes en la autorrotación básica:
- Planeo: durante esta parte, el helicóptero se encuentra en un descenso autorrotativo estable y el piloto cambia la trayectoria de vuelo girando el helicóptero o cambiando la velocidad aerodinámica.
- Flare: en esta sección, la velocidad de descenso se ralentiza mediante el uso de la energía cinética almacenada en las palas giratorias y el movimiento hacia adelante del avión.
- Aterrizaje o Recuperación de Potencia: En la última parte, el helicóptero aterriza suavemente o el piloto le da potencia para volver a levantarse.
Aplicación Práctica y Autorrotaciones Avanzadas
El uso real del entrenamiento de autorrotación es similar a lo que hacen los pilotos cuando practican aterrizajes forzosos sin energía.
Al igual que en un avión, todo lo que el piloto del helicóptero tiene que hacer para iniciar una maniobra de motor y al aire es volver a conectar la energía. Pero es muy importante ser preciso y saber mover el helicóptero cuando está en autorrotación.
Colectivo para Control RPM Rotor
Los pilotos de helicópteros deben saber cómo usar el colectivo para controlar la velocidad de los rotores durante las autorrotaciones sin potencia en un giro.
Cuando el colectivo se mueve hacia arriba, las RPM del rotor aumentan y cuando se mueve hacia abajo, las RPM disminuyen.
Límites de seguridad y riesgos
Hay riesgos que vienen con hacer autorrotaciones durante el entrenamiento.
En la última parte de una autorrotación, la energía cinética del helicóptero puede agotarse, dejándolo con poco o ningún efecto de amortiguación.
Esto podría conducir a un aterrizaje forzoso que dañe el helicóptero.
El diagrama de altura de la aeronave versus velocidad nos dice cuál es la forma más segura de hacer esta maniobra.
Modelado y Simulación de Autorrotación
Las simulaciones y los modelos en computadoras se han convertido en formas populares de estudiar y mejorar el rendimiento de la autorrotación en helicópteros.
Las simulaciones por computadora se pueden usar para descubrir cómo los diferentes diseños de helicópteros o las formas de las palas del rotor afectan qué tan bien puede volar el helicóptero por sí solo.
Los investigadores también han creado y probado en un simulador una serie de señales de piloto que facilitarán que el piloto controle el helicóptero cuando esté girando por sí solo.
Durante la autorrotación, se define un conjunto de señales discretas y continuas para ayudar al piloto a saber qué está pasando y qué hacer.
Beneficios del modelado de simulación por computadora
El modelado de simulación por computadora es útil cuando realizar cambios en el sistema real es difícil, costoso o simplemente no es una buena idea.
Utiliza software de computadora para modelar un sistema real o propuesto, y los diseñadores, administradores de programas, analistas e ingenieros lo usan para comprender y evaluar escenarios de casos hipotéticos.
Por ejemplo, en lugar de chocar docenas de autos nuevos, las compañías automotrices usan simulaciones por computadora para probar sus nuevas líneas de vehículos.
Limitaciones del modelado de simulación por computadora
En general, uno de los problemas de los modelos informáticos es que no pueden tener en cuenta con precisión todos los factores que podrían afectar el funcionamiento de un sistema.
Esto es especialmente cierto cuando se trata de comprender fenómenos aerodinámicos complicados, como cómo un helicóptero puede girar por sí solo.
Otra cosa que debe analizarse es cómo las simulaciones por computadora afectan al público en general. Por lo tanto, usar modelos y simulaciones sin tener cuidado podría llevar a conclusiones erróneas.
Algunas reglas, como averiguar dónde un sistema de defensa no funciona correctamente, deben tenerse en cuenta al juzgar la validez de cualquier sistema simulado.
Al final, las simulaciones por computadora tienen muchos beneficios, pero también tienen algunos problemas que deben analizarse cuidadosamente antes de sacar conclusiones.
Ejemplos del mundo real de autorrotación
Los ejemplos del mundo real de autorrotación muestran cuán importante es que los pilotos de helicópteros sepan cómo realizar esta maniobra en caso de emergencia.
Autorrotación Robinson Heli Down
La autorrotación Robinson Heli Down es una forma de que un helicóptero aterrice de manera segura si el motor deja de funcionar.
Los pilotos de helicópteros Robinson a menudo lo usan como parte de su entrenamiento, y estos son los pasos:
- El piloto primero debe darse cuenta de que el motor ha dejado de funcionar y luego iniciar la maniobra de autorrotación de inmediato bajando el colectivo y entrando en un descenso en autorrotación.
- Para llegar a una zona de aterrizaje segura, el piloto debe establecer una velocidad constante de descenso y mantener constante la velocidad de los rotores mientras gira.
- Durante el descenso, el piloto debe vigilar la velocidad del aire y las rpm del rotor y usar el control de paso cíclico para hacer cambios según sea necesario mientras mantiene el control del avión.
- Cuando el helicóptero se acerque al suelo, el piloto debe girarlo de lado para suavizar el aterrizaje y reducir la velocidad de descenso.
Autorrotación en Drones
La rotación automática es útil no solo para helicópteros de tamaño completo, sino también para helicópteros y drones controlados a distancia.
La idea detrás de la autorrotación no ha cambiado: el rotor principal gira porque el aire sube a través de él, en lugar de que lo haga el motor.
Autorrotación en helicópteros y drones a control remoto
La mayoría de los helicópteros controlados a distancia (RC) de paso colectivo también pueden funcionar automáticamente si el motor se apaga o deja de funcionar por algún motivo.
Para que el helicóptero realice autorrotaciones, el eje del rotor principal debe poder sacarse del resto del conjunto de transmisión o engranaje.
Algunos drones pequeños pueden usar un pequeño motor eléctrico para mantener el rotor girando a la misma velocidad durante la autorrotación, mientras que otros pueden depender solo de las fuerzas del aire para mantener el rotor girando a la misma velocidad.
Para helicópteros y drones controlados a distancia, la clave para un aterrizaje con autorrotación exitoso es mantener constante la velocidad del rotor y utilizar los controles de cabeceo, cíclico y colectivo para controlar el descenso y la velocidad de avance de la aeronave.
Para helicópteros y drones controlados a distancia, la mejor manera de hacer aterrizajes con rotación automática es practicar en un área abierta y segura, lejos de personas, edificios y otros obstáculos, y hacer las maniobras gradualmente más difíciles a medida que mejoran tus habilidades.
Además, es importante mantener el avión en buen estado y realizar un mantenimiento e inspecciones periódicas para asegurarse de que funciona bien. Los pilotos deben seguir todas las leyes y reglas sobre cómo operar aeronaves a control remoto.
El piloto automático VECTOR, que fue fabricado por UAV Navigation, es uno de los pocos pilotos automáticos que pueden girar completamente por sí solos.
Para ser bueno con las autorrotaciones, es importante practicarlas con frecuencia en un lugar seguro.
La clave para un aterrizaje con autorrotación exitoso es medir el tiempo y saber cuándo reducir la velocidad de descenso y de avance al ensancharse con un comando cíclico trasero, aplicar un paso colectivo positivo y luego nivelar la aeronave justo antes de tocar tierra con un cíclico hacia adelante para aterrizar suavemente.
También es importante elegir un buen lugar para aterrizar y acercarse a él con el ángulo y la velocidad adecuados.
Video y referencias
Sugerencia: Active el botón de subtítulos si lo necesita. Elija "traducción automática" en el botón de configuración, si no está familiarizado con el idioma inglés. Es posible que primero deba hacer clic en el idioma del video antes de que su idioma favorito esté disponible para la traducción.
https://en.wikipedia.org/wiki/Autorotation
casos de uso
| Utilizada en: | Descripción: |
|---|---|
| Aterrizaje de emergencia | Una de las formas más importantes en que se usa la autorrotación es cuando el motor de un helicóptero deja de funcionar en una emergencia. Cuando esto sucede, el piloto puede iniciar la rotación automática, lo que hace posible que el helicóptero se deslice con seguridad hacia el suelo. Este movimiento puede salvar la vida tanto del piloto como de las personas a bordo. |
| Militar | La autorrotación es una habilidad útil para los pilotos de helicópteros militares que están a cargo de operaciones militares. En combate, es posible que un helicóptero deba descender rápidamente al suelo para evitar ser alcanzado por el fuego enemigo. Mediante el uso de la rotación automática, el piloto puede aterrizar el helicóptero de forma rápida y segura. |
| Búsqueda y rescate | Los helicópteros se utilizan a menudo para búsqueda y rescate, especialmente en áreas remotas o de difícil acceso. En este tipo de situaciones, la autorrotación puede ayudar al helicóptero a aterrizar con seguridad y control, incluso en terrenos irregulares. |
| Agricultura | La autorrotación también se puede utilizar en la agricultura, especialmente cuando se espolvorea cultivos. |
| Filmación y fotografía | Los helicópteros se utilizan a menudo para obtener tomas desde arriba en las industrias del cine y la fotografía. |
| Mantenimiento de líneas eléctricas | A veces, los helicópteros se utilizan para realizar tareas de mantenimiento en las líneas eléctricas, como arreglar o reemplazar líneas rotas. La rotación automática puede ayudar al helicóptero a aterrizar de manera segura y precisa en lugares a los que es difícil llegar de otra manera. |
Conclusión
En conclusión, la idea de la autorrotación muestra cuán poderosa puede ser la ingeniería y cuán creativas pueden ser las personas.
Nos da la confianza para volar en helicópteros y otros aviones, sabiendo que si el motor deja de funcionar, aún podemos planear con seguridad de regreso al suelo.
La autorrotación también nos muestra que cuando superamos los límites de lo posible, podemos hacer cosas asombrosas.
Los ingenieros y pilotos siempre se han sentido impulsados a encontrar nuevas y mejores formas de volar, desde las primeras veces que la gente voló hasta la tecnología de punta que se usa en la aviación moderna.
La autorrotación es solo una de las cosas asombrosas que podemos hacer cuando nos lo proponemos.
Entonces, la próxima vez que mires hacia arriba y veas un helicóptero volando, piensa en la autorrotación, una hazaña de ingeniería que lo hace todo posible.
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