El primer autogiro de Juan de la Cierva sí volcó , dos veces, y luego aplicó el principio del aleteo de las aspas, una genialidad. El aleteo se crea al permitir que la hoja se mueva hacia arriba y hacia abajo. Dependiendo del diseño de la cabeza del rotor, esto se hace de diferentes maneras:

• Por una bisagra batiente en el cubo, que permite la rotación vertical.
• Por una bisagra oscilante en los diseños de dos hojas, donde ambas hojas juntas están articuladas para que puedan tambalearse, una aleteando hacia arriba mientras que la otra hacia abajo.

La elevación se mantiene igual en ambos lados debido al aleteo de la hoja. Si las palas pueden moverse libremente hacia arriba y hacia abajo, la pala que va hacia delante experimenta más sustentación, pero como efecto de esto comienza a viajar hacia arriba y reduce su ángulo de ataque. La hoja que va hacia atrás experimenta lo contrario, menos elevación hace que la hoja descienda y aumenta el ángulo de ataque. La distribución de sustentación con y sin aleteo se muestra en esta figura de Prouty, Helicopter Performance, Stability and Control:

La distribución local del ángulo de ataque de un helicóptero de ejemplo que viaja a 115 nudos se ve así:

La pala que va hacia atrás tiene un AoA local de 9°, no muy lejos de entrar en pérdida. El aumento de la velocidad aerodinámica en un punto resultará en la entrada en pérdida de las palas en retirada, con la consiguiente pérdida de sustentación y aumento de la resistencia, y luego el helicóptero comenzará a volcarse.

Tenga en cuenta que la región de flujo inverso no es realmente un gran problema en la creación de ascensores:

• Está cerca del centro del disco, donde la creación de ascensores es mínima de todos modos.
• La pérdida de sustentación se reduce debido al aumento de AoA
• No solo los retrocesos de elevación, la resistencia también es negativa: en esta región, la corriente de aire realmente ayuda a impulsar la pala, lo que reduce un poco la potencia de perfil requerida.

Tiene razón en que la pala que avanza crea más sustentación que la que retrocede, y tiene razón en que el aleteo contrarresta esta sustentación asimétrica. Sin embargo, este es un efecto mucho mayor que entra en juego cada vez que hay una sustentación asimétrica en el rotor principal:

Precesión giroscópica

La precesión giroscópica es el fenómeno físico (muy contrario a la intuición) en el que el par aplicado a un objeto con mucho momento angular (del rotor principal en este caso) en realidad provoca la rotación de ese objeto aproximadamente 90° grados más tarde en esa dirección de rotación.

Por lo tanto, el aumento de elevación en la hoja que avanza en realidad da como resultado una acción de cabeceo hacia arriba, en lugar de un giro hacia la izquierda, como cabría esperar.

Esto incluso tomó a Igor Sikorsky con la guardia baja durante las pruebas de vuelo del primer helicóptero de Sikorsky:

El equipo de diseño no estaba familiarizado con el hecho de que un rotor giratorio tenía propiedades giroscópicas (precesión) que requerían una entrada de 90 grados en rotación antes de que se hiciera efectivo. Por lo tanto, el VS-300 rodó hacia la izquierda cuando se empujó hacia adelante la palanca cíclica. Los pilotos iniciales, Igor Sikorsky y Serge Gluhareff, no tenían idea de si los problemas de control eran causados ​​por el diseño del helicóptero o por la técnica del piloto.

copters.com describe el fenómeno con más detalle, y Smarter Every Day también tiene un video fantástico que lo explica.