¿Por qué los rotores de los helicópteros tienen sección y ángulo de ataque constantes?

Según tengo entendido, las palas del rotor del helicóptero mantienen una sección aerodinámica constante a lo largo de su longitud y no están torcidas. Otros dispositivos aerodinámicos giratorios, como hélices, ventiladores de turboventilador y turbinas eólicas, se espesan y adquieren un ángulo más pronunciado hacia el eje debido a la menor velocidad del aire incidente (en la dirección de rotación).

¿Supongo que tendría algo que ver con la variación de la velocidad del aire en los lados de avance y retroceso, tal vez?

Editar: algunos señalan que, de hecho, esto puede no ser cierto, y que los rotores de hecho pueden tener torsión, solo que es menos aparente visualmente. El acorde al menos todavía parecería ser constante.

Edición 2: desde que publiqué esto, tomé un módulo en aerodinámica de helicópteros en la universidad, y la pregunta es realmente incorrecta, el giro de la pala es definitivamente una característica del diseño del helicóptero.

Pregunta muy interesante. ¿Puede señalar alguna referencia para rotores aerodinámicos simples y sin torsión? Es una sorpresa para mí escuchar que el rotor de un helicóptero no tiene torsión.
Sugeriré que escuchaste incorrectamente. Cuando asumes algo y luego preguntas "¿Por qué es así?" terminas haciendo una pregunta no válida. Es un poco como preguntar "¿has dejado de golpear a tu esposa?" -- supone una respuesta en la pregunta. Una mejor pregunta es "¿los rotores de los helicópteros tienen una sección y un ángulo de ataque constantes o están torcidos?" De esa manera, obtiene una respuesta a "lo que escuchó" en lugar de asumir que es así. También señalaré que la pala del rotor de cada helicóptero está optimizada para ese helicóptero...
Modelo aleatorio (Sikorsky S-76 ): " Las palas del rotor principal usan un perfil aerodinámico SC1095 y tienen un giro no lineal para cargar las palas de manera uniforme en un vuelo estacionario. Las tapas de las puntas se barren para reducir el ruido y la vibración ", fuente. . Como la pregunta se basa en una suposición incorrecta, será difícil responderla correctamente.
Para palas con torsión muy visible y cuerda no constante, consulte Ingenio de la NASA .

Respuestas (2)

Las palas de los helicópteros tienen torsión. La velocidad relativa del aire aumenta desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala y, por lo tanto, en una elevación de la pala sin torcer aumentaría cuadráticamente desde la raíz hasta la punta. O yendo al revés, la elevación se reduciría cuadráticamente desde la punta hasta la raíz. Blade twist soluciona esto: recupera la sustentación generada en la sección interna del rotor.

De Ray Prouty, Helicopter Aerodynamics vol. 1. , página 248:

Al torcer las palas para reducir la sustentación en la punta, el patrón de flujo se puede hacer más uniforme y la cifra de mérito de vuelo estacionario se puede mejorar hasta en un 5 %. Dado que esto puede representar un aumento del 20 % en la carga útil y dado que las palas torcidas son tan fáciles de fabricar como las palas sin torcer, hay una buena razón para usar torcer, y todos los helicópteros modernos lo hacen.

Debido a la ecuación de sustentación aerodinámica, el giro ideal de la pala no sería lineal: de nuevo, variaría cuadráticamente con la envergadura de la pala. Pero este giro ideal solo es ideal en la situación de vuelo estacionario, y definitivamente no es ideal en la fábrica cuando se necesita producir la hoja.

Vale la pena leer el artículo de Pouty, y además menciona:

  • El alto giro produce vibraciones por el centro de presión que viaja mucho durante la rotación.
  • El giro negativo de la hoja (ángulo de la punta más bajo) es bueno para que la hoja se detenga en retroceso, pero malo para la autorrotación, que se vería favorecida por un giro positivo de la hoja.
  • El giro óptimo difiere para flotar dentro del efecto de suelo y fuera del efecto de suelo.

Como han dicho otras respuestas, los helicópteros teledirigidos grandes y tripulados tienen palas de rotor retorcidas.

Casi todos los helicópteros RC tienen palas de rotor de inclinación cero (simétrica) y torsión cero. Estos son casi cómicamente ineficientes (la mitad central del disco casi no produce sustentación), lo que lleva a tiempos de vuelo típicos de cinco minutos más o menos. Tienen la ventaja de funcionar tan bien boca abajo como boca arriba. La maniobrabilidad "3D" es de vital importancia para esta base de consumidores. Si ve videos de estas cosas haciendo acrobacias, a menudo verá el helicóptero rebotando de un lado a otro entre elevación positiva y negativa de manera simétrica. Esto no es posible con un perfil aerodinámico combado y retorcido.