¿Qué causa el movimiento de caza en los rotores de los helicópteros?

El retraso de avance es causado por la aceleración y desaceleración de las palas a medida que se agitan hacia arriba y hacia abajo.

La pala del lado de avance experimenta un flujo de aire igual a su velocidad más la velocidad de avance del helicóptero. La pala en el lado de retirada experimenta un flujo de aire igual a la velocidad de la pala menos la velocidad de avance del helicóptero. Esto provoca disimetría de sustentación .

Para contrarrestar esto, las cuchillas pueden moverse hacia arriba y hacia abajo alrededor de las bisagras. La pala en el lado de avance aletea hacia arriba, reduciendo el ángulo de ataque y por lo tanto la sustentación generada. La hoja del lado que retrocede se mueve hacia abajo, lo que aumenta el ángulo de ataque y, por lo tanto, aumenta la sustentación.

Vea este video alrededor de la 1:30 para ver el aleteo en acción . Este es un girocóptero, pero realmente puedes ver las aspas aleteando en este a las 0:39 y 1:17.

Debido a la conservación del impulso , el aleteo de las palas aumenta su velocidad a medida que su centro de gravedad se mueve hacia adentro, hacia el cubo del rotor. Dado que el rotor gira a una velocidad constante, la pala debe moverse hacia adelante alrededor de la bisagra de avance/retraso. De manera similar, la cuchilla que aletea hacia abajo se ralentiza, por lo que se retrasa.

Las palas buscarán hacia adelante y hacia atrás desde la posición neutral en una onda sinusoidal a medida que gira el rotor. Los amortiguadores de adelanto/retraso reducen la fuerza de esta oscilación.

Una variación de las bisagras batientes (bisagras independientes para cada pala) es una bisagra oscilante en helicópteros de 2 palas donde la bisagra está conectada a cada pala. Si una pala sube, la otra debe caer y viceversa. Todo el disco del rotor "se tambalea" sobre el eje de transmisión. Esto se conoce como cabezal semirrígido y, hasta donde yo sé, se usa en todos los helicópteros de 2 palas.

En los cabezales semirrígidos y rígidos, el efecto general de las palas acelerando y desacelerando se cancela en el ciclo completo de rotación y se utilizan otros mecanismos para reducir las cargas de oscilación. Imagine un rotor rígido de 4 palas. 2 aspas están tratando de acelerar el rotor y 2 están tratando de reducir la velocidad en cantidades iguales.

Un efecto secundario grave del adelanto/retraso en los cabezales totalmente articulados es la resonancia del suelo . Dado que las palas se pueden mover hacia adelante y hacia atrás, es posible que las palas se acerquen más de un lado que del otro, especialmente cuando el helicóptero aterriza con un ángulo de balanceo, por lo que un engranaje toca el suelo primero. Esto aleja el centro de equilibrio del centro de rotación, lo que puede inducir un bamboleo de la cabeza del rotor, lo que se traduce en una vibración de "rebote" vertical en el tren de aterrizaje. Si las condiciones son correctas (o incorrectas, según su punto de vista), la resonancia puede verse amplificada por la frecuencia de resonancia natural del tren de aterrizaje del helicóptero y puede conducir, si se permite que continúe, a la destrucción de la aeronave .

Si crees que las palas de los helicópteros son bastante rígidas, piénsalo de nuevo .

Los rotores oscilantes están 'suspendidos' para mantener un centro de masa constante durante el ciclo de aleteo. Los movimientos de adelanto y atraso no son necesarios, siempre que el rotor esté cónico hasta cierto punto. Los rotores de cola de palas gemelas tienen bisagras en delta para proporcionar retraso de avance. Los helicópteros Augusta tienen rotores de cola preconificados y están suspendidos y en delta.