Sistema de mando
POTENCIA APLICADA AL ROTOR, EN VUELO
Dije que mantener algo de potencia siempre aplicada al rotor, mejora mucho la prestación del autogiro. Pues bien, hay un antecedente de Bensen; que estudió cuanto se podía mantener de potencia aplicada en vuelo.
Se podía mantener casi 10 HP aplicados continuamente al rotor en vuelo y seguir controlando el aparato mediante el timón. También dije que este artilugio era casi obligado en las máquinas que usaban flotadores, porque llevar el armatoste de los flotadores requería sin duda mayor sustentación, que nuestro paladín mejoraba usando un balancín más largo y el motorcito de 5 HP, acoplado al cabezal con un embrague centrífugo.
Bensen llegó a desarrollar un cabezal que contenía una transmisión con un con- vertidor de par, que mantenía un torque constante aplicado al rotor.
Hace relativamente poco tiempo, un aficionado norteamericano, llamado Dick De Graw; ganó un torneo de salto en vertical (¡y 20.000 dólares!) con su autogiro llama- do “Gyrino”, que tiene un diferencial que distribuye el torque de un motor Subaru EA81 de 100 Hp entre la hélice y el rotor, en proporción 85/15%. Dick comentó en internet, que si aplicaba potencia al rotor, aumentaba la velocidad de su aparato un 20% no obstante que la estaba quitando de la hélice.
Esto demuestra que al haber un poco de potencia aplicada al rotor, se mejora tan dramáticamente la eficiencia que, aun dejando de contar con 15 HP en el empuje, aumenta un 20 % la velocidad.
Como todo tiene su precio, Dick tuvo que desarrollar un sistema de comando del tipo usado en los helicópteros –con plato oscilante (swash plate)– para gobernar el rotor bajo potencia de su “Gyrino”; porque aplicando potencia en forma constante, el sistema de comando directo usado en los aparatos tipo Bensen, se torna muy trepidante. Dick comentó que, en vuelo, su autogiro mantiene el disco del rotor inclinado unos 4 grados hacia atrás, pero que si le quita la potencia, entonces debe volar con el rotor inclinado 9 grados hacia atrás. Al reducirse el ángulo de ataque, parece ser que el area frontal del disco rotor disminuye tanto, que la resistencia de arrastre lo hace también en gran medida y de ahí la mayor velocidad.
Hay otra explicación que atribuye la mejora que se observa al aplicar potencia al rotor en vuelo. Chuck Beaty dixit que la transmisión de potencia al rotor, por vía de la velocidad de avance del mismo –autorrotación– es un fenómeno con un 45% de rendimiento, contra el 90% ó más de una transmisión mecánica.
Un rotor de una máquina monoplaza, entonces, necesita unos 12 HP para generar la sustentación en condiciones de vuelo normal pero si se le aplican unos 6 HP por medios directos, entonces los 12 HP quedan libres para producir empuje y velocidad, aunado al hecho que el rotor con esta potencia tiene un ángulo de ataque menor y por ende menor resistencia al avance.
Todo muy bueno, salvo el detalle del mando trepidante.
No obstante, vale la pena ensayar un pequeño motorcito de motosierra en el cabezal, porque si calculamos su peso, es casi lo mismo que el de un sistema de prerrotación a cardan, hidráulico o de tripa y mucho menor que el de un burro de arranque y su batería. Además contamos con la ventaja de acoplarlo sólo para la prerrotación o dejarlo conectado todo el tiempo, si podemos o queremos.
Se me ocurre que el cabezal de las motosierras se presta al dedillo para hacer un sistema de potencia aplicada al rotor en forma constante, porque contiene un mo- torcito con su cuerda de arranque, turbina de aire y tanque de nafta, adecuados para trabajar en cualquier posición; una caja reductora de gran fortaleza y un embrague que se hará cargo de las sobrecargas momentaneas.
Durante una conferencia que di en Barcelona (España) en el año 2004, conocí al piloto y fabricante de autogiros Domingo Cordero, que se manifestó interesado en la aplicación de potencia a las palas del rotor en forma constante durante el vuelo.
Sabiendo que Don Cordero, es un hombre de acción (fabricó varias máquinas), le sugerí que ensayara la colocación de un turbo-compresor en el motor y que cana- lizara el aire comprimido a través de un eje hueco provisto de una adecuada junta giratoria; a los extremos de ambas palas.
Calculando las RPM y la cilindrada del motor, llegamos rápidamente a la conclusión de que se dispondría de un empuje de unos 2 Kg en las toberas de cada pala, que a las velocidades tangenciales de la rotación son muy pocos HP, pero gratuitos y más que adecuados para paliar el trabajo del rotor.
De paso, se puede ahorrar el peso de todo el mecanismo (embrague, reenvío, eje cardánico, Bendix, y corona) del prelanzador. En Octubre de 2004, un aficionado de Suecia, el Ing. Erik Bengtsson, desarrolló un sistema de cohetes de Peróxido de Hidrógeno de 10 kg de empuje que llevan las palas de su autogiro a 350 RPM ¡y ya está pensando en el despegue vertical! Entren al sitio www.peroxidepropulsion.com y vean lo que hay.
Estimo que en los próximos años, veremos mucho más a menudo, autogiros con potencia aplicada en forma constante al rotor.
4.14. Sin duda, el norteamericano Ken Rehler, es un diseñador meticuloso.
el autogiro se compone; dijimos, por un rotor y sus órganos de co- mando. además todo está soportado por una estructura formada por un mástil, un botalón de cola, un tren de aterrizaje, ruedas, motor, hélice e instrumental.
A continuación vamos a ver en detalle todos los elementos que lo componen. LA ESTRUCTURA DE SOSTEN (EL CHASSIS)
La estructura de los autogiros suele ser hecha en caño de aluminio de sección cuadrada de aproximadamente 5 cm. de lado o redonda del mismo diámetro. En ambos casos, con pared de aproximadamente 3 mm.
Este caño es de una aleación que se llama 6061-T6, que es una aleación de aluminio de mucha resistencia. En aeronáutica solo se usan aleaciones especiales muy homogéneas y predecibles. Las diferentes aleaciones de aluminio se clasifican por una numeración de cuatro cifras y luego, en letras y números, el índice de tratamiento térmico.
El aluminio 6061-T6 es uno de los más comunes para estas aplicaciones, aunque no es fácil de conseguir en ferreterías. La sigla 6061 indica la composición (Magnesio y Silicio) y T6 es el tratamiento de templado (inmersión en líquido y envejecimiento artificial).
Si el lector está tentado de fabricarse su autogiro con aluminio de “cacerolas” o perfil arquitectónico, le prevengo que no lo debe hacer. Estos materiales, aunque de buen aspecto, carecen de la flexibilidad y resistencia a la fatiga necesarias y también su resistencia a la tracción es una tercera parte que la de las aleaciones aeronáuti- cas. Pueden ser usados, sin embargo, en lugares donde no pueden ocasionar fallas catastróficas, por ejemplo: palanquillas, tableros, soportes no estructurales, etc. No obstante, recuerde el lector el “efecto cascada”, donde una trivialidad se encadena con otros hechos y desencadena una fatalidad. Ese trozo de ángulo de ferretería que soportó tan estoicamente un resorte de tracción de una palanca de acelerador, se rompió y fue devorado por la hélice, la que perdió un pedazo, que hizo vibrar el motor de una manera tan aterradora, que estuve próximo a perderlo de la bancada. Un instante más y se salía el motor. Todo por un pedazo de aluminio de unos pocos gramos.
Las aleaciones de aluminio más usadas en aviación son 6061-T6, 2024-T3 y 7075- T6. Todas ellas resisten una fuerza de tracción de más de 3 toneladas por cm2.