ESTABILIDAD LONGITUDINAL DE LOS AUTOGIROS (por Jean Fourcade)
10.30. Cuando el C.G está delante de la línea de
ataque el rotor reacciona de la misma manera que antes. Tenemos un aumento del empuje y el ángulo de batimiento cíclico de las palas.
¿Pero cuál es el efecto ahora del momento de cabeceo? El aumento del empuje aumentará el valor absoluto del momento (más nariz abajo). Como el momento es negativo, esto bajará el momento. El ángulo de batimiento de las palas reducirá la longitud de brazo de palanca (como el diagrama de la figura 10.30) y luego disminuirá el valor absoluto del momento.
Esta vez, los dos fenómenos no actúan de la misma manera, pero puede ser de- mostrado que esto es la variación de empuje que es el más importante. Esta vez, un aumento de ángulo de ataque disminuirá el momento. La derivada es por lo tanto negativa y esta configuración es estable.
En resumen, cuando CG está delante de la línea de empuje de rotor:
Aumenta el AOA => El empuje y el batimiento aumenta => el momento de brazo de palanca disminuye => disminuye AOA: estable.
De ahí que la condición estable para un rotor, consiste en que su momento de cabeceo debe ser estrictamente negativo. Además, la estabilidad aumenta cuando ese momento disminuye.
El empuje de rotor es la fuerza principal que actúa sobre el autogiro y el valor de su derivada es también el más grande. Por lo tanto, uno puede entender que la colocación horizontal del CG en relación con la línea de empuje de rotor es muy importante.
La pregunta ahora es ¿cómo podemos diseñar un autogiro de modo que el mo- mento de su rotor sea negativo?
Veremos que la puesta en práctica de lo visto, requiere la ubicación del CG ver- tical en relación con la línea de empuje del propulsor y la razón de esto viene del ajuste de Trim.
Vamos a suponer -simplificando- que el autogiro no tiene ningún estabilizador horizontal y que el momento de pitch que provine del arrastre aerodinámico de su estructura es insignificante (volveremos sobre esto más tarde).
Ahora hay sólo dos fuerzas que actúan sobre el autogiro; el empuje del grupo propulsor y el empuje de rotor.
Veamos la figura 10.31, donde el CG está abajo de la línea de empuje del propulsor como son la mayor parte de los autogiros derivados del Bensen que también son llamados “De perfil bajo”.
Podemos ver en dicha figura que el motor induce un momento de cabeceo que produce una actitud “Nariz Abajo”. Para estar en equilibrio, el rotor induce un mo- mento de cabeceo positivo “Nariz Arriba” y por lo tanto, el CG debe caer detrás de la línea de empuje del rotor. Este autogiro es inestable a la variación del ángulo de ataque.
Por otra parte, si tiene el CG encima del empuje de motor (figura 10.32), entonces el momento del empuje del motor ocasionará una actitud de “Nariz arriba” y el rotor deberá inducir un momento de trim contrario que ajustará el autogiro.
es estable. A este diseño de autogiro, se lo llama de “Alto perfil” o empuje central (centerline) porque el grupo propulsor empuja debajo o cerca del CG. Las características de vuelo de tales autogiros se diferen- cian de las máquinas de perfil bajo tradicionales.
Contrariamente a un autogiro de perfil bajo, esta clase de máquina tiene una respuesta buena al cambio del acelerador. Cuando usted acelera más, la nariz se levanta y aumenta la incidencia, que es la respuesta desea cuando quiere ganar altitud. Algo similar, pero a la inversa, ocurre cuando usted cierra el acelerador.
¿Qué ocurre con este tipo de autogiro en caso de plantada de motor? Varias pruebas de vuelo en diferentes máquinas muestran o siguiente:
Cuando tiene una emergencia de motor en una máquina de bajo perfil, tipo Ben-
sen, debe empujar el bastón hacia delante para asumir una posición “Nariz Abajo”
y tomar velocidad para mantener el control durante el aterrizaje.
En las máquinas “Centerline” esto ocurre naturalmente, de manera que sólo debe seguir piloteando su máquina hacia el aterrizaje.
En nuestro razonamiento anterior para calcular el trim hemos despreciado el mo- mento del arrastre aerodinámico del cuerpo de la máquina. El valor de este momento depende de la posición vertical del centro de arrastre en relación con CG.
Generalmente, la tendencia de tal momento es de imponer una actitud de nariz abajo y la desestabilización de la máquina, como dijimos antes.
El hecho de que esto ocurra es que si se produce un momento de cabeceo nariz abajo, el rotor forzará un momento que incrementa esta tendencia. Este fenómeno, empeora a alta velocidad.
Para corregirlo, debemos añadir un estabilizador horizontal cuyo empuje sea negativo y levante la nariz para contrarrestar esa tendencia.
Para neutralizarlo, tenemos que añadir un estabili- zador horizontal con un ángulo de ataque negativo de modo que el momento de cabeceo que viene del esta- bilizador levante la nariz. Su acción mejora cuando la velocidad aumenta. El estabilizador compensará así el momento de pitch nariz abajo que viene del arrastre y la carencia de estabilidad.
Ahora, ¿cuál es la relación entre lo que hemos dicho