Helicópteros de rotor coaxial

En lugar de la vista lateral que se presenta en sus imágenes, piense en el método de operación de las palas en un ciclo completo, desde arriba del helicóptero. Para la parte de elevación del círculo de rotación, la mitad de avance, los rotores se desplazan 180 grados, de modo que cuando, por ejemplo, el rotor superior empuja el aire hacia abajo, la pala inferior está en la fase de retroceso. Con el paso configurado correctamente, el vehículo se moverá tanto horizontal como verticalmente. Luego, a medida que la pala superior gira hacia la fase de retirada, produciendo menos sustentación, la pala inferior asume la provisión de sustentación. Por lo tanto, al estar desfasados, la elevación, el cabeceo y el control colectivo pueden producirse de manera continua.

Los rotores coaxiales obviamente eliminan la necesidad de un rotor de cola. Los cambios de rotación, también conocidos como entradas de guiñada, se logran induciendo pasos en direcciones opuestas, con una ligera diferencia de magnitud, entre cada rotor, logrando así un cambio de par general, lo que permite que el vehículo gire en la dirección deseada.

Fuente de la imagen: Por Mike Lehmann, Mike Suiza 22:11, 20 de julio de 2006 (UTC) - Trabajo propio, CC BY-SA 3.0, KamowK32A Coaxial Transmission & Blades

Pero el precio que se paga en complejidad, peso y confiabilidad, especialmente en los motores (siempre un problema incluso con los helicópteros convencionales de un solo rotor principal) y las cajas de cambios, puede superar con creces los beneficios. Solo mire la complejidad del engranaje en la imagen de arriba.

El punto de toda esta complejidad .

Los pilotos de helicópteros militares de hoy en día a menudo deben volar lo más bajo posible (abrazando el suelo), entre árboles y cables eléctricos, tanto para cobertura visual como para evasión de radar. Lograr la máxima maniobrabilidad mediante la eliminación del rotor de cola potencialmente letal (lo que también mejora el rendimiento del piloto al no tener que rastrear constantemente dónde se coloca el rotor de cola), confiere una ventaja real en la guerra.

En general, esta configuración brinda una mayor maniobrabilidad, pero estos helicópteros nunca lograron suficiente entusiasmo militar de alto nivel sobre los helicópteros "convencionales" más baratos y confiables, para ser producidos en grandes cantidades.

Tu-142 Bear con hélices gemelas en cada turbina.

De hecho, se trata de torque. Este es probablemente el problema más fundamental con los aviones de alas giratorias (el otro contendiente son las limitaciones inherentes a la velocidad de avance debido a las fuerzas asimétricas proporcionadas por las alas del rotor cuando se mueven en la dirección de avance frente a la dirección de retroceso).

El uso de un número par de rotores que giran en sentido contrario ofrece el potencial para una mayor eficiencia, ya que todos los rotores generan sustentación principalmente (vea los primeros Focke-Wulf Fw 61 alemanes, el Chinook moderno y los nuevos drones quadcopter como ejemplos). Pero el problema con estos diseños es la complejidad mecánica de transmitir potencia a esta multitud de rotores (y también, hasta cierto punto, el tamaño efectivo de la aeronave. Y dado que la principal ventaja del helicóptero es el despegue y aterrizaje vertical sin necesidad de una pista , mayor tamaño significa menos utilidad).

Y tiene razón, el diseño coaxial es intrínsecamente menos eficiente debido al efecto adverso de la interacción de los rotores entre sí. Sin embargo, aunque el rotor inferior esté trabajando en el "aire sucio" del superior, puede, y de hecho debe, proporcionar un par equilibrado para evitar que la nave gire. Y dado que el rendimiento de un cuerpo de elevación se puede describir en términos de una relación de sustentación a arrastre (L/D), y en el caso del ala rotatoria es el arrastre lo que constituye el par, el rotor inferior debe operar de manera más eficiente en relación con el superior. Es decir, proporciona una mejor L/D dado que está en aire sucio.

Así que hay un costo para este diseño. Pero también hay un costo por usar el diseño de rotor de cola tradicional, donde toda la potencia suministrada al rotor de cola se "desperdicia" en términos de sustentación y actúa solo para contrarrestar el par del rotor de sustentación.

¿Cual es mejor? Creo que el mercado ha elegido: el diseño del rotor de cola de Sikorsky gana

Además de la velocidad hacia abajo, el rotor superior imparte algo de rotación, lo que significa que el rotor inferior "golpeará el aire más rápido". Pero el resultado neto es una menor rotación del aire debajo del segundo rotor, lo que en principio permite una mayor eficiencia.

Como se ha señalado, el peso y la complejidad del mecanismo de engranajes necesarios para proporcionar la contrarrotación coaxial son considerables, con un mayor potencial de problemas de fiabilidad. Por otro lado, la contrarrotación se utiliza en algunas turbinas de aviones (motores a reacción) para crear una mayor eficiencia. Pero para los helicópteros militares esa no es la principal preocupación.