El Rotor Principal en un Helicóptero - Main Rotor System
El sistema del rotor es la parte giratoria de un helicóptero que genera la sustentación. El rotor está formado por un mástil, un centro y las palas del rotor. El mástil es un eje metálico cilíndrico que se extiende hacia arriba y es impulsado, y a veces apoyado, por la transmisión. En la parte superior del mástil se encuentra el punto de fijación de las palas del rotor, denominado centro. Las palas del rotor se fijan al centro por diferentes métodos. Los sistemas de rotor principal se clasifican según la forma en que las palas del rotor principal se fijan y se mueven en relación con el centro del rotor principal. Hay tres clasificaciones básicas: rígido, semirrígido o totalmente articulado.
Sistema de rotor rígido
El más sencillo es el sistema de rotor rígido. En este sistema, las palas del rotor están unidas rígidamente al centro del rotor principal y no son libres de deslizarse hacia adelante y hacia atrás (Resistencia) o de moverse hacia arriba y hacia abajo (flaps). Las fuerzas que tienden a hacer que las palas del rotor lo hagan son absorbidas por las propiedades flexibles de la pala. El paso de las palas, sin embargo, puede ajustarse mediante la rotación sobre el eje de la envergadura a través de las bisagras de las plumas.
Sistema de rotor semirrígido
El sistema de rotor semirrígido de la figura utiliza una bisagra oscilante en el punto de fijación de las palas. Aunque se evita que se deslice hacia adelante y hacia atrás, la bisagra de balanceo permite que las palas aleteen hacia arriba y hacia abajo. Con esta bisagra, cuando una pala aletea hacia arriba, la otra aletea hacia abajo.
El aleteo se debe a un fenómeno conocido como disimetría de sustentación. Cuando el plano de rotación de las palas del rotor se inclina y el helicóptero comienza a avanzar, se establece una pala que avanza y otra que retrocede (en los sistemas bipalas). La velocidad relativa del viento es mayor en la pala que avanza que en la que retrocede. Esto hace que se desarrolle una mayor sustentación en la pala que avanza, haciendo que se eleve o flaps. Cuando la rotación de la pala alcanza el punto en el que la pala se convierte en la pala en retirada, la elevación extra se pierde y la pala flapea hacia abajo.
Sistema de rotor totalmente articulado
Los sistemas de palas de rotor totalmente articuladas disponen de bisagras que permiten que los rotores se muevan hacia delante y hacia atrás, así como hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento de avance, arrastre o caza, como se denomina, responde al efecto Coriolis durante los cambios de velocidad de rotación. Cuando empiezan a girar, las palas se retrasan hasta que la fuerza centrífuga se desarrolla por completo.
Una vez en rotación, una reducción de la velocidad hace que las palas se adelanten al centro del rotor principal hasta que las fuerzas se equilibran. Las fluctuaciones constantes de la velocidad de las palas del rotor hacen que éstas "cacen". Son libres de hacerlo en un sistema totalmente articulado debido a que están montadas en la bisagra de arrastre vertical.
Una o más bisagras horizontales permiten el flap en un sistema de rotor totalmente articulado. Además, la bisagra de emplumado permite el cambio de paso de las palas al permitir la rotación sobre el eje de la envergadura. Se pueden encontrar varios amortiguadores y topes en diferentes diseños para reducir el impacto y limitar el desplazamiento en ciertas direcciones. La figura muestra un sistema de rotor principal totalmente articulado con las características comentadas.
Existen numerosos diseños y variaciones de los tres tipos de sistemas de rotor principal. Los ingenieros buscan continuamente formas de reducir las vibraciones y el ruido causados por las partes giratorias del helicóptero. Para ello, se está incrementando el uso de cojinetes elastoméricos en los sistemas del rotor principal. Estos cojinetes de polímero tienen la capacidad de deformarse y volver a su forma original. De este modo, pueden absorber las vibraciones que normalmente transmitirían los cojinetes de acero. Además, no necesitan lubricación periódica, lo que reduce el mantenimiento.
Algunos rotores principales de los helicópteros modernos se han diseñado con flectores. Se trata de centros y componentes de centros fabricados con materiales compuestos avanzados. Están diseñados para absorber las fuerzas de caza de las palas y la disimetría de la sustentación mediante la flexión. De este modo, se pueden eliminar muchas bisagras y cojinetes del sistema tradicional del rotor principal. El resultado es un mástil de rotor más sencillo y con menor mantenimiento debido a la reducción de las piezas móviles. A menudo, los diseños que utilizan flexiones incorporan cojinetes elastoméricos.
