helicòpter - Wikilingue - Encydia
Un helicòpter és una aeronau més pesada que l'aire que és sustentada i propulsada per un o més rotors horitzontals, cadascun format per dos o més pales. Els helicòpters estan classificats com a aeronaus d'ales giratòries per distingir-los de les aeronaus d'ala fixa perquè els helicòpters creen sustentació amb les pales que rotan al voltant d'un eix vertical. La paraula «helicòpter» deriva del terme francès hélicoptère, encunyat pel pioner de l'aviació Gustave Ponton d'Amécourt en 1863 a partir de les paraules gregues helix/helik- (hèlix) i pteron (ala).[1] [2]
El principal avantatge dels helicòpters ve donada pel rotor, que proporciona sustentació sense que l'aeronau s'estigui desplaçant, això permet realitzar enlairaments i aterratges verticals sense necessitat de pista. Per aquesta raó, els helicòpters s'usen sovint en zones congestionades o aïllades on els avions no poden desenganxar o aterrar. La sustentació del rotor també fa possible que l'helicòpter pugui mantenir-se volant en una zona de forma molt més eficient de la qual podria una altra aeronau VTOL (d'enlairament i aterratge verticals), i podent realitzar tasques que una aeronau d'ala fixa no podria.
La idea de l'helicòpter és molt anterior a la de l'autogiro , inventat per l'espanyol Juan de la Cierva, aeronau amb la qual té només certa similitud externa. No obstant això, els primers helicòpters van pagar palès i drets d'utilització del rotor articulat, original de l'enginyer espanyol. També es van prendre idees del geni italià Leonardo da Vinci, però l'inventor del primer helicòpter pilotat i motoritzat va ser l'eslovac Jan Bahyl. El primer aparell controlable totalment en vol i produït en cadena va ser fabricat per Igor Sikorsky en 1942.
Comparat amb altres tipus d'aeronau com l'avió, l'helicòpter és molt més complex, té un major cost de fabricació, ús i manuntención, és relativament lent, té menys autonomia de vol i menor capacitat de càrrega. No obstant això, tots aquests desavantatges es veuen compensades per altres de les seves característiques, com la seva gran maniobrabilitat i la capacitat de mantenir-se estàtic en l'aire, girar sobre si mateix i desenganxar i aterrar verticalment. Si no es consideren aspectes tals com la possibilitat de repostaje o les limitacions de càrrega i d'altitud, un helicòpter pot viatjar a qualsevol lloc i aterrar en qualsevol lloc que tingui la suficient superfície (dues vegades l'ocupada per l'aparell).
Contingut |
Història
Els orígens
Existeix una història que diu que l'any 500 A. C., tècnics xinesos ja van dissenyar una "virolla voladora", joguina que consistia en un pal amb una hèlix acoblada a un extrem que, en girar entre les mans, s'elevava alhora que girava ràpidament; seria el primer antecedent del fonament de l'helicòpter.
Cap a l'any 1490, Leonardo da Vinci va ser la primera persona que va dissenyar i va dibuixar en uns esbossos un artefacte volador amb un rotor helicoïdal, però fins a la invenció de l'avió motoritzat al segle XX no es van iniciar els esforços dirigits a aconseguir una aeronau d'aquest tipus. Persones com Jan Bahyl, Enrico Forlanini, Oszkár Asbóth, Etienne Oehmichen, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic, Federico Cantero, Stepanovic i Igor Sikorsky van desenvolupar aquest tipus d'aparell, a partir de l'autogiro de Juan de la Cierva, inventat en 1923. El primer vol d'un helicòpter mitjanament controlable va ser realitzat per l'argentí Raúl Pasteres de Pesqués en 1916 a Buenos Aires, Argentina.[3] En 1931 els enginyers aeronàutics soviètics Boris Yuriev i Alexei Cheremukhin van començar els seus experiments amb l'helicòpter TsAGI 1-EA, el primer aparell conegut amb un rotor simple, el qual va aconseguir una altitud de 605 metres el 14 d'agost de 1932, amb Cheremukhin en els controls.
Primers temps
L'Alemanya nazi va usar l'helicòpter a petita escala durant la Segona Guerra Mundial. Models com el Flettner FL 282 Kolibri van ser usats en el Mar Mediterrani. La producció en massa del Sikorsky XR-4 va començar al maig de 1942 gràcies a l'armada dels Estats Units. L'aparell va ser usat per a operacions de rescat a Birmània. També va ser utilitzat per la Royal Air Force. La primera unitat britànica a ser equipada amb helicòpters va ser l'escola d'entrenament per a Helicòpters (Helicopter Training School, en anglès) constituïda al gener de 1945 en Andover, amb nou helicòpters Sikorsky R-4B Hoverfly I.
El Bell 47, dissenyat per Arthur Young, es va convertir en el primer helicòpter a ser autoritzat per a ús civil (maig de 1946) als Estats Units i vint anys més tard el Bell 206 va arribar a ser el més reeixit helicòpter comercial mai fabricat i el que més rècords industrials va establir i va trencar.
Els helicòpters capaços de realitzar un planatge estable de forma fiable van ser desenvolupats dècades més tard que l'avió d'ales fixes. Això es va deure en gran part a la major necessitat de potència en el motor dels primers respecte als segons (Sikorsky, per exemple, va retardar les seves investigacions en els helicòpters a l'espera que hi hagués millors motors disponibles al mercat). Les millores en combustibles i motors durant la primera meitat del segle XX van ser un factor decisiu en el desenvolupament dels helicòpters. L'aparició dels motors de turboeje en la segona meitat del segle XX va conduir al desenvolupament d'helicòpters més ràpids, majors i capaços de volar a major altura. Aquests motors s'usen en la gran majoria dels helicòpters excepte, de vegades, en models petits o amb un cost de fabricació molt baix.
Usos
A causa de les característiques operatives de l'helicòpter - capacitat per desenganxar i aterrar verticalment, mantenir-se volant en un mateix lloc per llargs períodes de temps, així com les capacitats de maneig en condicions a baixes velocitats - ha estat triat per dur a terme tasques que anteriorment no era possible realitzar-les amb altres aeronaus, o que fer-ho des de terra resultava molt lent o complicat. Avui dia, els principals usos de l'helicòpter inclouen transport, construcció, lluita contraincendios, recerca i rescat, usos militars o vigilància.
 Grua volant Sikorsky S-64 transportant una casa prefabricada. |
 Bell 205 d'un departament d'incendis de Califòrnia llançant aigua sobre un foc. |
 Helicòpter HH-65 Dolphin fent una demostració de rescat. |
 Eurocopter EC 145 d'evacuació mèdica. |
Alguns dels altres usos dels helicòpters són:
- Recerca i rescat
- Fotografia aèria
- Videografia aèria
- Captació electrònica de notícies
- Reflexió de sismologia
- Transport
- Turisme o recreació
- Vigilància
Característiques de disseny
| Error en crear miniatura: |
Rotor
Les pales del rotor tenen una forma aerodinàmica similar a les ales d'un avió, és a dir, corbades formant una elevació en la part superior, i llises o fins i tot alguna cosa còncaves en la part inferior (perfil alar). En girar el rotor aquesta forma fa que es generi sustentació, la qual eleva a l'helicòpter. La velocitat del rotor principal és constant, i el que fa que un helicòpter ascendeixi o descendeixi és la variació en l'angle d'atac que es dóna a les pales del rotor: a major inclinació, major sustentació i viceversa.
Una vegada en l'aire, l'helicòpter tendeix a donar voltes sobre el seu eix vertical en sentit al gir del rotor principal. Per evitar que això ocorri, tret que el pilot el vulgui, els helicòpters disposen en un costat de la seva part posterior d'una hèlix més petita, denominada rotor de cua, disposada verticalment, que compensa amb la seva embranzida la tendència a girar de l'aparell i ho manté en una mateixa orientació.
Hi ha helicòpters que no tenen rotor de cua vertical, sinó dos grans rotors horitzontals. En aquest cas, els rotors giren en adreces oposades i no es necessita l'efecte "antipar" del rotor de cua com en els helicòpters d'un sol rotor.
Moviment
El rotor principal no només serveix per mantenir l'helicòpter en l'aire (estacionari), així com per elevar-ho o descendir, sinó també per impulsar-ho cap a endavant o cap a enrere, cap als costats o en qualsevol altra adreça. Això s'aconsegueix mitjançant un mecanisme complex que fa variar l'angle d'incidència (inclinació) de les pales del rotor principal depenent de la seva posició.
Imaginem un rotor, que gira a la dreta amb velocitat constant. Si totes les pales tenen el mateix angle d'incidència (30º per exemple), l'helicòpter comença a pujar fins que es queda en estacionari. Les pales tenen durant tot el recorregut dels 360º, el mateix angle i l'helicòpter es manté en el mateix lloc.
Si fem que les pales, únicament en passar pel sector 0º a 180º augmentin lleugerament el seu angle d'incidència i després tornin a la seva inclinació original, l'embranzida del rotor serà major en el sector de 0º a 180º i l'helicòpter en comptes de mantenir-se parat, tendeix a inclinar-se cap a endavant, ja que per efecte girsocopico la resultant apareix aplicada 90° cap al sentit de rotacion produint així que l'embranzida total es realitzi de manera inclinada podent desplaçar en aparell en funció del cosinus de l'angle del vector de la tracció de les pales de l'helicòpter. Si les pales augmenten l'angle d'incidència en el sector de 270º a 90º, l'embranzida serà major per la part posterior i l'helicòpter tendeix a inclinar-se cap a la dreta, igual que en el cas anterior per efecte giroscopico.
Els helicòpters no varien la velocitat de les pales ni inclinen l'eix del rotor per desplaçar-se. El que fan és variar lleugerament i de forma cíclica el pas (inclinació) de les pales pel que fa al que ja tenen totes (el col·lectiu de les pales). Aquest augment cíclic en un sector, fa que l'helicòpter es desplaci cap al costat oposat. Ara s'entendrà millor perquè el comandament d'adreça d'un helicòpter es diu cíclic i el comandament de potència es diu col·lectiu.
A més d'aquests controls de vol, l'helicòpter usa els pedals per girar quan està en estacionari. Això s'aconsegueix augmentant o disminuint el pas de les pales del rotor de cua, amb el que s'aconsegueix que el rotor de cua tingui més o menys embranzida i faci girar a l'helicòpter cap a un costat o un altre.
Els helicòpters també planegen, i de fet és el que fan en cas de necessitat per aterrar en cas d'emergència. El rotor es comporta com un estel i l'helicòpter es transforma en un autogiro.
Durant el descens, el flux d'aire fa girar a les pales que es transformen en una espècie de "ala", i en arribar prop del sòl, la velocitat de les pales s'aprofita per obtenir sustentació i així disminuir la velocitat de descens fins a posar-se en el sòl suaument. Això es diu autorrotación.
Motors
El tipus, potència i nombre de motors que s'usen en un helicòpter determina la grandària, funció i capacitat del disseny d'aquest helicòpter.
Els motors dels helicòpters més primitius eren dispositius mecànics simples, com a bandes de goma o eixos, que limitaven la grandària dels helicòpters a petit models i joguines. Durant mig segle abans que volés el primer aeroplano, s'usaven les màquines de vapor per estudiar i desenvolupar l'aerodinàmica de l'helicòpter, però la baixa potència d'aquests motors no permetia el vol tripulat. L'aparició del motor de combustió interna en finalitzar el segle XIX va suposar una fita per al desenvolupament de l'helicòpter, es van començar a desenvolupar i produir motors amb potència suficient com per fer possible la creació d'helicòpters capaços de transportar persones.
Els primers helicòpters van utilitzar motors fets per encàrrec o motors rotatius originalment dissenyats per aeroplanos, aviat van ser reemplaçats per motors d'automòbil més potents i motors radials. La gran limitació en el desenvolupament dels helicòpters durant la primera meitat del segle XX era que no existien motors la quantitat dels quals de potència produïda fos capaç de superar àmpliament el pes de la pròpia aeronau en vol vertical. Aquest factor era vençut en els primers helicòpters que van volar amb èxit usant motors de la menor grandària possible. Amb el compacte motor bóxer, la indústria de l'helicòpter va trobar un motor lleuger fàcilment adaptable als helicòpters petits, encara que els motors radials van continuar sent usats en els helicòpters de major grandària.
L'arribada dels motors de turbina va revolucionar la indústria de l'aviació , i amb l'aparició a principis dels anys 1950 del turboeje per fi va ser possible proporcionar als helicòpters un motor amb una gran potència i baix pes. El motor turboeje va permetre augmentar la grandària dels helicòpters que estaven sent dissenyats. Avui dia tots els helicòpters, menys els més lleugers, són propulsados per motors de turbina.
Alguns helicòpters radiocontrolados i els vehicles aeris no tripulats (UAV) més petits de tipus helicòpter, com el Rotomotion SR20, usen motors elèctrics.[4] Els helicòpters radiocontrolados també poden tenir petits motors d'explosió que funcionen amb combustibles diferents de la gasolina, com el nitrometano.
Models
Existeixen nombrosos models d'helicòpters, de grandària petita, mitjà i gran, per uns 25 passatgers. També existeixen versions per a càrrega i altres funcions especials, en diferents grandàries, així com per a la policia i militars. Aquests últims estan actualment equipats amb la més moderna tecnologia i armament. cal assenyalar que la fàbrica d'helicòpters de Rússia, Mil ha creat l'helicòpter més gran i potent d'aquest tipus del món, conegut com l'El meu-26. Així mateix l'empresa russa Kamov, va crear l'eficient helicòpter d'atac Ca-50, conegut com a" Tauró Negre", el qual compta amb un sistema de protecció per l'o els tripulants, que consisteix en un modern seient eyectable, sent únic al món; cal fer esment, que aquest helicòpter avantatja als seus similars en maniobrabilitat, a causa dels seus dos rotors del tipus contrarrotativo coaxial amb pales realitzades en polímers. Aquesta solució li possibilita realitzar diverses maniobres pràcticament impossibles per a aparells tradicionals, destacant el viratge al plànol amb grans angles de resbalamiento (fins a ±180°) a qualsevol velocitat del vol, fet que agilita la punteria d'armes de bord fixes. Un viratge al plànol permet desenganxar i aterrar en pistes molt reduïdes, independentment de l'adreça i la força del vent. Un helicòpter coaxial és capaç d'arrencar en vol estacionari amb una major acceleració. Pot realitzar, a més, maniobra curvilínia horitzontal anomenada (viratge lateral), durant la qual l'helicòpter gira al voltant de l'objectiu a velocitats 100-180 km./hora i a una altura invariable, manté un angle negatiu 30-35’ de cabotejo, estant permanentment el blanc seguit per sistemes d'observació i punteria de bord.
Fabricants
Les principals empreses dedicades a la producció d'helicòpters, tant civils com a militars, són les americanes Sikorsky, Boeing i Bell; les europees Eurocopter i AgustaWestland; i les russes Mil i Kamov. També pot destacar-se la Robinson i la brasilera Helibrás.
Vegeu també
Referències
- ↑ "helicopter". Online Etymology Dictionary. Retrieved: 28 November 2007
- ↑ Cottez 1980, p. 181.
- ↑ rotored.arc.nasa.gov/timeline: A Long Tiem Ag
- ↑ Rotomotion SR20 fact sheet, Rotomotion.
Bibliografia
- Cottez, Henri. Dictionnaire donis structures du vocabulaire savant. Paris: Els Usuels du Robert. 1980. ISBN 0-85177-827-5.
Enllaços externs
Wikimedia Commons alberga contingut multimèdia sobre Helicòpter.Commons
- Material d'estudi de l'assignatura de "Helicòpters" en Enginyeria Tècnica Aeronàutica per la Universitat Politècnica de Madrid
- Fotografies d'helicòpters
- Fòrum professional d'Helicòpters
