Helicoptero

El helicóptero es una aeronave propulsada por un motor en la que la sustentación, contrariamente a los aviones, no proviene de unas alas fijas, sino de un conjunto de alas giratorias, más conocido como hélice o rotor, situado en la parte superior del aparato. La palabra helicóptero proviene de las griegas helix (hélice) y pteron (ala).

La idea del helicóptero es muy anterior a la del autogiro, inventado por el español Juan de la Cierva, aeronave con la que tiene sólo cierta similitud externa. Sin embargo, los primeros helicópteros pagaron patente y derechos de utilización del rotor articulado, original del ingeniero español. También se tomaron ideas del genio italiano Leonardo da Vinci, pero el inventor del primer helicóptero pilotado y motorizado fue el eslovaco Jan Bahyl. El primer aparato controlable totalmente en vuelo y producido en cadena fue fabricado por Igor Sikorsky en 1942.

Comparado con otros tipos de aeronave como el avión, el helicóptero es mucho más complejo, tiene un mayor coste de fabricación, uso y manutención, es relativamente lento, tiene menos autonomía de vuelo y menor capacidad de carga. No obstante, todas estas desventajas se ven compensadas por otra de sus características, su gran maniobrabilidad. El helicóptero puede mantenerse estático en el aire, girar sobre sí mismo y despegar y aterrizar verticalmente. Si no se consideran aspectos tales como la posibilidad de repostaje o las limitaciones de carga y de altitud, un helicóptero puede viajar a cualquier lugar y aterrizar en cualquier sitio que tenga la suficiente superficie (2 veces la ocupada por el aparato).

Historia

Los pioneros
La primera vez que apareció algo parecido a un helicóptero fue en 1490, en unos bocetos de Leonardo da Vinci, pero no fue hasta la invención del avión motorizado en el siglo XX cuando se iniciaron los esfuerzos dirigidos a lograr una aeronave de este tipo. Personas como Jan Bahyl, Oszkár Asbóth, Louis Breguet, Paul Cornu, Emile Berliner, Ogneslav Kostovic, Stepanovic e Igor Sikorsky desarrollaron este tipo de aparato, a partir del autogiro de Juan de la Cierva, inventado en 1923. El primer vuelo de un helicóptero medianamente controlable fue realizado por el argentino Raúl Pateras de Pescara en 1916 en Buenos Aires, Argentina. En 1931 los ingenieros aeronáuticos soviéticos Boris Yuriev y Alexei Cheremukhin comenzaron sus experimentos con el helicóptero TsAGI 1-EA, el primer aparato conocido con un rotor simple, el cual alcanzó una altitud de 605 metros el 14 de agosto de 1932, con Cheremukhin en los controles.

Primeros tiempos

Bell 47.
La Alemania Nazi usó el helicóptero a pequeña escala durante la Segunda Guerra Mundial. Modelos como el Flettner FL 282 Kolibri fueron usados en el Mar Mediterráneo. La producción en masa del Sikorsky XR-4 comenzó en mayo de 1942 gracias a la armada de los Estados Unidos. El aparato fue usado para operaciones de rescate en Birmania. También fue utilizado por la Royal Air Force. La primera unidad británica en ser equipada con helicópteros fue la escuela de entrenamiento para Helicópteros (Helicopter Training School, en inglés) constituida en enero de 1945 en Andover, con nueve helicópteros Sikorsky R-4B Hoverfly I.
El Bell 47, diseñado por Arthur Young, se convirtió en el primer helicóptero en ser autorizado para uso civil (mayo de 1946) en los Estados Unidos y veinte años más tarde el Bell 206 llegó a ser el más exitoso helicóptero comercial jamás fabricado y el que más récores industriales estableció y rompió.
Los helicópteros capaces de realizar un planeo estable de forma fiable fueron desarrollados décadas más tarde que el avión de alas fijas. Esto se debió en gran parte a la mayor necesidad de potencia en el motor de los primeros respecto a los segundos (Sikorsky, por ejemplo, retrasó sus investigaciones en los helicópteros a la espera de que hubiera mejores motores disponibles en el mercado). Las mejoras en combustibles y motores durante la primera mitad del siglo XX fueron un factor decisivo en el desarrollo de los helicópteros. La aparición de los motores de turboeje en la segunda mitad del siglo XX condujo al desarrollo de helicópteros más rápidos, mayores y capaces de volar a mayor altura. Estos motores se usan en la gran mayoría de los helicópteros excepto, a veces, en modelos pequeños o con un coste de fabricación muy bajo.

Descripción

Rotor
Las palas del rotor tienen una forma aerodinámica similar a las alas de un avión, es decir, curvadas formando una elevación en la parte superior, y lisas o incluso algo cóncavas en la parte inferior (perfil alar). Al girar el rotor esta forma hace que se genere sustentación, la cual eleva al helicóptero. La velocidad del rotor principal es constante, y lo que hace que un helicóptero ascienda o descienda es la variación en el ángulo de ataque que se da a las palas del rotor: a mayor inclinación, mayor sustentación y viceversa.

Helicóptero estadounidense AH-64 Apache
Una vez en el aire, el helicóptero tiende a dar vueltas sobre su eje vertical en sentido opuesto al giro del rotor principal. Para evitar que esto ocurra, salvo que el piloto lo quiera, los helicópteros disponen en un lado de su parte posterior de una hélice más pequeña, denominada rotor de cola, dispuesta verticalmente, que compensa con su empuje la tendencia a girar del aparato y lo mantiene en una misma orientación.
Hay helicópteros que no tienen rotor de cola vertical, sino dos grandes rotores horizontales. En este caso, los rotores giran en direcciones opuestas y no se necesita el efecto "antipar" del rotor de cola como en los helicópteros de un solo rotor.
El rotor principal no sólo sirve para mantener el helicóptero en el aire (estacionario), así como para elevarlo o descender, sino también para impulsarlo hacia adelante o hacia atrás, hacia los lados o en cualquier otra dirección. Esto se consigue mediante un mecanismo complejo que hace variar el ángulo de incidencia (inclinación) de las palas del rotor principal dependiendo de su posición.
Imaginemos un rotor, que gira a la derecha con velocidad constante. Si todas las palas tienen el mismo ángulo de incidencia (30º por ejemplo), el helicóptero empieza a subir hasta que se queda en estacionario. Las palas tienen durante todo el recorrido de los 360º, el mismo ángulo y el helicóptero se mantiene en el mismo sitio.

Movimiento

Si hacemos que las palas, únicamente al pasar por el sector 0º a 180º aumenten ligeramente su ángulo de incidencia y luego vuelvan a su inclinación original, el empuje del rotor será mayor en el sector de 0º a 180º y el helicóptero en vez de mantenerse parado, tiende a inclinarse hacia el sector donde las palas tiene menor empuje por la diferencia de sustentación que existe entre los sectores (en este caso, a la izquierda) produciendo así que el empuje total se realice de manera inclinada pudiendo desplazar en aparato en función del coseno del ángulo del vector de la tracción de las palas del helicóptero. Si las palas aumentan el ángulo de incidencia en el sector de 90º a 270º, el empuje será mayor por la parte trasera y el helicóptero tiende a inclinarse para adelante, bajando el morro y subiendo la cola, produciendo el movimiento hacia adelante, al igual que en el caso anterior.
Los helicópteros no varían la velocidad de las palas ni inclinan el eje del rotor para desplazarse. Lo que hacen es variar ligeramente y de forma cíclica el paso (inclinación) de las palas con respecto al que ya tienen todas (el colectivo de las palas). Ese aumento cíclico en un sector, hace que el helicóptero se desplace hacia el lado opuesto. Ahora se entenderá mejor porqué el mando de dirección de un helicóptero se llama cíclico y el mando de potencia se llama colectivo.

Además de estos controles de vuelo, el helicóptero usa los pedales para girar cuando está en estacionario. Esto se logra aumentando o disminuyendo el paso de las palas del rotor de cola, con lo que se consigue que el rotor de cola tenga más o menos empuje y haga girar al helicóptero hacia un lado u otro.
Los helicópteros también planean, y de hecho es lo que hacen en caso de necesidad para aterrizar en caso de emergencia. El rotor se comporta como una cometa y el helicóptero se transforma en un autogiro.
Durante el descenso, el flujo de aire hace girar a las palas que se transforman en una especie de "ala", y al llegar cerca del suelo, la velocidad de las palas se aprovecha para obtener sustentación y así disminuir la velocidad de descenso hasta posarse en el suelo suavemente. Esto se llama autorrotación.
Es importante saber también que el sonido característico de los helicópteros, es hecho por el rotor. Al girar a una velocidad muy alta, hace que los extremos de las aspas vayan más rápido que la velocidad del sonido, o sea, supersónicas, por lo que el sonido producido son pequeños choques subsonicos.

Modelos
Existen numerosos modelos de helicópteros, de tamaño pequeño, mediano y grande, para unos 25 pasajeros. También existen versiones para carga y otras funciones especiales, en diferentes tamaños, así como para la policía y militares. Estos últimos están actualmente equipados con la más moderna tecnología y armamento.

Compañías
Las principales empresas dedicadas a la producción de helicópteros, tanto civiles como militares, son las americanas Sikorsky, Boeing y Bell, la europea Eurocopter y las rusas Mi y Kamov.