¿Cómo se transfieren los momentos de cabeceo y balanceo del rotor al cuerpo?

Cuando el piloto de un helicóptero empuja la palanca de control cíclico, el plato cíclico se inclina de modo que el ángulo de ataque de las palas que retroceden aumenta y el de las palas que avanzan disminuye, lo que crea un momento de cabeceo hacia adelante en el rotor (desplazado 90° debido al efecto giroscópico).

Ahora, la primera reacción es que las palas se agitan hacia arriba y hacia abajo, inclinando el plano de rotación hacia adelante. Pero, ¿cuál es entonces el efecto dominante que hace que el cuerpo del helicóptero siga el terreno de juego?

  • Son las palas tirando del cubo debido a la fuerza centrífuga tratando de alinearlo con su propio plano de rotación,
  • ¿O es que el vector de sustentación se inclina con el rotor, por lo que su línea de acción ya no pasa por el centro de gravedad?
Una buena manera de pensar en esto es con un sistema de balanceo, usted hace volar el disco del rotor aquí y allá y la máquina en sí se cuelga debajo de él como una bola en una cuerda que lo sigue donde lo lleven las fuerzas. El rotor articulado es un poco como si el cuerpo estuviera conectado al disco del rotor mediante una varilla flexible en lugar de una cuerda, todavía se inclina y vuela cuando lo ordenas, pero también imparte parte de su inclinación al cuerpo. Los mástiles articulados y los soportes de la transmisión tienen que soportar la flexión además de levantar cargas, mientras que el tambaleo no ve cargas de flexión, a menos que choque con el mástil y esté muerto.
Relacionado - - Aviation.stackexchange.com/questions/38859/… --incluso con un sistema de balanceo, el helicóptero no solo cuelga libremente del disco del rotor; consulte el último párrafo para obtener una explicación detallada.
@quietflyer, esa respuesta ( la respuesta se elimina ahora) ya estaba vinculada a continuación. Ya lo leí, y definitivamente no dice eso . Lo que sí dice es que cuando el cuerpo se inclina, el rotor también se inclinará. Eso es claramente importante para evitar que el rotor golpee el cuerpo, pero debido a que el momento está entre el rotor y el aire, no crea ningún momento en el cuerpo. El cuerpo en realidad "cuelga libremente" (en el rotor oscilante), aunque ese no es realmente un buen término, porque evoca una montura fija, que definitivamente no es el rotor.
@JanHudec, ¿entonces no está de acuerdo con lo siguiente? (Muy condensado del enlace anterior) -- (Con rotores articulados) "Tan pronto como el plano del rotor cambia como resultado de la entrada de la palanca cíclica, el momento de la bisagra del rotor resultante cambiará el ángulo del fuselaje en consecuencia, proporcionando la señal de retroalimentación deseada". "Con los rotores oscilantes, hay un acoplamiento aerodinámico indirecto entre el fuselaje y el eje del rotor. Esto proporciona las mismas señales que la solución de compensación de bisagra pero a un ritmo más lento".
@quietflyer, sí, no estoy de acuerdo con eso. El acoplamiento aerodinámico en caso de rotor oscilante (existe para todos los rotores de todos modos) es solo de cuerpo a rotor, porque la fuerza real es entre el rotor y el aire y la posición del cuerpo solo afecta al cíclico. Por supuesto, el efecto de la inclinación del rotor en el cuerpo está ahí, pero la discusión ahora es qué efectos hay además de eso. Y también tiene una implicación práctica: el rotor oscilante pierde toda la efectividad del control cuando está descargado, articulado o flexible mantiene algo.
@quietflyer, el enlace ciertamente está relacionado, pero responde a una pregunta diferente de 'qué asegura que la inclinación entre el rotor y el cuerpo no exceda un rango razonable' (con, básicamente, 'la forma en que se manipula el cíclico').
@JanHudec: gracias por la nota; al no tener tanto conocimiento sobre helicópteros, tal vez confié demasiado en esa respuesta vinculada

Respuestas (1)

El impacto de estos efectos depende del diseño del rotor. Por ejemplo, un rotor oscilante solo incluye el segundo efecto que mencionó (vector de empuje inclinado), el primer efecto está ausente. El primer efecto que mencionó aumenta a medida que la "bisagra de aleta" se aleja del centro, lo que brinda más fuerza de control utilizando CF. Es posible que le interese saber que normalmente hay un tercer efecto: si se impide que las palas se muevan libremente (en el caso más simple, un resorte), esa restricción crea un momento de cabeceo sobre el eje que también inclina la aeronave. Cada uno de estos se discute aquí .

@Koyovis, probablemente me esté perdiendo algo, pero eso explica por qué el rotor quiere volver a alinearse con el fuselaje, no por qué tira del fuselaje hacia donde gira.
@JanHudec El disco del rotor y el fuselaje quieren alinearse entre sí. El piloto ordena que el ángulo del disco del rotor se acelere, este es el desplazamiento en el acoplamiento. Sí, el fuselaje también ejerce un momento sobre el rotor, pero el piloto tiene control sobre la desviación deseada del disco.
@Koyovis, entonces no hay absolutamente ningún desacuerdo. Para el rotor oscilante, la inclinación del elevador es el único efecto que aplica momento al fuselaje exactamente como lo indica esta respuesta (y luego el ángulo relativo se resta del comando cíclico, lo que evita que la inclinación del rotor se escape, lo cual es interesante, pero ortogonal a la pregunta).
¿Cómo se transfieren los momentos de cabeceo y balanceo del rotor al cuerpo?
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