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Helicópteros extraños (esto va de colas)

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Estoy seguro de que todos los lectores de este blog saben que los helicópteros son esas cosas que vuelan con una hélice grande encima suya y otra pequeñita en la cola. Salvando el hecho de que el nombre apropiado no es “hélice” sino “rotor”, ¿para qué sirven? Está claro que la grande es la que mantiene el helicóptero en el aire, ¿pero la de atrás? Muy fácil: imaginaos que tenéis que hacer fuerza para girar una masa de chopocientos kilos, el rotor principal, a doscientas revoluciones por minuto. Recordad la tercera ley de Newton, la de acción y reacción, y decidme qué sucede si tengo que conseguir hacer esa misma fuerza mientras estoy suspendido en el aire. Exacto, empezaría a girar en sentido contrario: el rotor principal crea un par de reacción que tiende a hacer girar el fuselaje como una peonza. Por eso, para que el helicóptero pueda seguir volando, tiene que neutralizar ese giro. Y por eso en las películas derriban a los helicópteros disparándoles a la cola.

Bell UH-1H Iroquois, ejemplo de rotor de cola tradicionalPues nada: le ponemos otro rotor en la cola y así se arregla el problema, ¿no? Efectivamente: el rotor antipar es el método que emplean la inmensa mayoría de helicópteros, como este Bell UH-1 chileno, hermano del que usaba el Equipo A.
Podéis clicar en todas las fotografías de esta entrada para verlas en grande.

Vale: esto que hemos visto es la versión sencilla. Ahora vamos a complicarlo un poco. Sabemos que ese rotor de cola, girando con sólo dos palas, es muy ruidoso. Y peligroso. Entonces… ¿si pusiésemos más palas y más pequeñas para hacerlo más silencioso? ¿Y si además lo carenásemos para “englobarlo” en el puro de cola? Pues resultaría que tendríamos un helicóptero mucho más silencioso y elegante para la vista. Es el caso del sistema Fenestron™ desarrollado por Sud Aviation, posteriormente Aérospatiale, actual Eurocopter.

Eurocopter 135 de la empresa española Inaer, mostrando el rotor Fenestron

Si os fijáis con atención (aquí lo podéis ver desde el otro lado), el Fenestron tiene un plato de álabes estáticos que orientan el flujo de aire, y el rotor propiamente dicho, que lo impulsa. Además, en este rotor las palas están distribuidas irregularmente. Simétrico, pero irregular (especialmente obvio en esta o esta otra). Nuestros expertos en sonidos y armónicos podrían explicarlo mucho mejor, pero yo tengo entendido que sirve para repartir el ruido producido entre distintas frecuencias, disminuyendo la firma acústica global.

Pero no obstante, a pesar de toda esta ingeniería, la idea es la misma: poner otro molinillo en la cola para que contrarreste el par. Tendríamos que irnos al enorme Chinook y sus rotores en tándem para encontrar un concepto diferente:

Boeing CH-47D Chinook del ejército holandés, ejemplo de rotores en tándem

Este helicóptero es el Boeing-Vertol CH-47 Chinook, un bicharraco que empezó a operar en los años sesenta con motivo de la guerra de Vietnam, y que aún hoy ocupa un lugar privilegiado en las flotas de muchos ejércitos (incluido el español) gracias a su velocidad y gran capacidad de carga. Volviendo al tema de la entrada, su sistema de rotores se conoce como rotor en tándem. Emplea dos rotores contrarrotatorios, y es de crucial importancia que vayan sincronizados (si se rompe el eje de transmisión que los une, las palas pegarán unas con otras, y el helo se irá al garete). Este sistema tiene la ventaja de que toda la potencia del motor se emplea en impulsar la aeronave, evitando la pérdida del 5-15% de potencia que supone el rotor antipar. Y una última curiosidad: esos “michelines” que tiene a los lados le sirven para alojar el combustible y unas cámaras de flotabilidad: el Chinook es capaz de posarse en el agua para descargar sus tropas.

Y, si aquí teníamos un rotor delante de otro… ¿por qué no poner uno al lado de otro? Esa es la idea que tuvieron los rusos en 1968: diseñaron el Mi-12, el helicóptero más grande jamás construido (ya sabéis que en la URSS todo tenía que ser gigante), con una disposición de rotores side-by-side:

Mi-12 en exposición estática: el segundo de dos construidos

En este caso, el helicóptero es muy similar a un avión “normal”: en esta otra foto vemos cómo tiene una estructura de ala alta arriostrada (también denominada semicantilever), que le proporciona una sustentación adicional a altas velocidades. Pero si hay un helicóptero que se parezca a un avión, ese es el convertiplano V-22 Osprey. Simplificando, se trata de un avión al que le hemos puesto dos turboejes con hélices talla XXL en los extremos del ala, así que puede despegar sin moverse del sitio, como un helicóptero, y rotar después sus motores para avanzar como un avión normal (llamado por ello tiltrotor o rotor basculante):

V-22 en modo helicóptero V-22 en modo avión

Y atención porque, si eso fuera poco, las palas del rotor y las alas se pueden plegar para meterlo en un portaaviones o un carguero: ¿se puede pedir más versatilidad?

Pero sigamos, sigamos con más modelos extraños. Vimos el rotor antipar, el Fenestron™, rotores en tándem y side-by-side. ¿Qué opciones nos faltan por probar? ¡Coño, poner un rotor encima de otro: rotores coaxiales! Y, como no podía ser menos, el ejemplo típico también es ruski: hablamos del Kamov Ka-32. Es un morlaco, usado en España en la lucha contra incendios, que cuenta con dos rotores coaxiales girando en sentidos contrarios: así, el par de uno anula el del otro. La gran complejidad técnica y susceptibilidad a fallos de este rotor han sido las causas principales de su escaso éxito.

Ka-32 operado por Helisureste, transporta un bambi bucket (para cargar agua) en la cesta izquierda.

Y terminando con los helicópteros curiosos de dos rotores, échale un vistazo a esta foto y dime si ves algo raro (aparte de la leyenda “Peligro: aproximarse por delante”). ¿No? Entonces acerca el cursor del ratón para moverte unos pasos y mirarlo de frente. ¿Ahora mejor?

Ese bicho con cuernos, como si fuese una cabra montesa, es un helicóptero con rotores entrelazados, el Kaman K-Max. Simplemente son dos rotores girando en sentidos contrarios (si no, chocarían uno con otro) y con el eje de giro inclinado unos pocos grados entre sí. Sin embargo, esto supone que a los lados del helicóptero los extremos del rotor pasan notablemente más bajos (ver esta fotografía o esta otra), haciendo poco aconsejable acercarse desde el lateral.

Y el último de la tarde, el más ingenioso y silencioso de todos, el sistema NOTAR: NO TAil Rotor. Esta técnica, desarrollada por McDonnell Douglas, permite que el helicóptero no tenga otro rotor ni detrás, ni a los lados, ni inclinado: sólo el rotor principal. ¿Cómo neutraliza entonces el par de giro? Con dos mecanismos suplementarios: un chorro de aire que sale por el extremo de la cola, y el efecto Coanda.

MD 902 Explorer de Luxembourg Air Rescue, con una bella iluminación nocturna

Como todos entendemos eso del chorro de aire orientable en la cola, ahora debería explicar qué es el efecto Coanda. Sin embargo, esta entrada me ha quedado ya demasiado larga, y una imagen vale más que mil palabras, así que os remito a una ilustración de la Wikipedia que me parece muy clarificadora. Si hiciese falta una explicación detallada, nos vemos en los comentarios.

Espero que alguien haya llegado hasta aquí. Y la próxima entrada prometo que será más corta y con menos retraso que esta.

Perpetrado por EC-JPR

noviembre 30th, 2009 a las 12:56 am