COMO FUNCIONA
Aunque el titulo es pretencioso no es mi intención hacer un tratado sobre autogiros, sino contar lo que he aprendido por mi propia experiencia y la de otros dejando algunas ideas claras que pueden ser de gran utilidad pues estan basadas en la experiencia y en el sistema error-acierto.
Tractor o impulsor.- Casi todos los autogiros ultraligeros son de tipo impulsor excepto algunas excepciones, de hecho la visibilidad de los autogiros impulsores es inigualable y la sensación que le transmiten al piloto es muy parecida al helicoptero y es bien sabido que la mayoria de pilotos de autogiro ultraligero somos pilotos frustrados de helicoptero.
Centro de gravedad.- En los autogiros el centro de gravedad siempre pasa por el eje del rotor, lo que simplifica mucho la tarea de centrado del aparato pues al ser una aeronave de tipo pendular bastara con equilibrar el carro de manera que al colgarlo por el eje del rotor este quede con la quilla a unos 10º morro abajo, entonces en vuelo cuando el motor entregue sus aproximadamente 150 Kg. de empuje en regimen de crucero el autogiro volara horizontal. Este puede ser un esquema orientativo para un autogiro monoplaza.
Envolvente de vuelo.- Los autogiros ultraligeros funcionan con "mando directo", dejando el mando por "plato oscilante" para helicopteros y algunos autogiros de despegue vertical, de manera que el "paso ciclico" es conseguido mediante la inclinacion de toda la cabeza de rotor, pero con el citado movimiento no conseguimos que se incline el rotor, esto seria imposible pues haria falta una fuerza sobre-humana para vencer el efecto giroscopico producido, sino por el cambio de angulo de incidencia de las palas debido al paso de cada una de ellas por el punto donde esta inclinada la cabeza y sin afectar a las palas restantes que absoben la inclinacion gracias a la articulacion de batimiento, por ello el rotor se comporta como si estuviera mandado por un "plato oscilante" y por tanto los movimientos de esta deben de ser limitados para evitar situaciones de riesgo durante el vuelo.
De todo esto se deduce que solo tendremos mando del rotor a partir de unas r.p.m. tales que la velocidad tangencial de las palas sea suficiente para producir sustentacion y que por debajo de estas r.p.m. nuetro rotor girara sin control de batimiento, pudiendo crear una situacion comprometida ya que las fuerzas que se generan son muy importantes, esto nos lleva a considerar la necesidad de un prelanzador rapido y potente para el despegue y un freno de rotor para el aterrizaje y estacionamiento del autogiro.
Con la palanca totalmente adelantada el plano del rotor debera quedar a 0º, esto es asi para permitir la parada del rotor incluso soplando viento y la sustentación sera nula, los movimientos de alabeo seran de 10º a cada lado, el recorrido trasero cumplira dos condiciones, la primera proprocionar un aterrizaje corto con lo que nos bastará con 20º pero ademas esta el prelanzado en carrera de despegue y que si las circunstancias lo permiten (distancia al suelo a la helice impulsora y al timon de cola) sera lo mayor posible (hasta 30º).
Todos los datos expuestos son los limites, sin embargo un autogiro se pilota mas con el pensamiento que con la mano, con esto quiero decir que los movimientos de la palanca son milimetricos y obedecen mas a presiones sobre la palanca que a desplazamientos propiamente dichos y no como en los "tres ejes" que los movimientos de la palanca de mando son realmente amplios.
Relacion peso-empuje.- En toda aeronave a motor necesitaremos un empuje proporcionado por una helice que estara en relacion con su coeficiente de planeo, asi tendremos que en un pendular con un peso en orden de vuelo de 300 Kg. y un coeficiente de 6:1 el empuje necesario sera de 300/6=50kg. si es un autogiro del mismo peso y coeficiente de planeo 2:1 el empuje necesario sera de 300/2=150kg.
Esta es la razon por la que un pendular con un ROTAX 503 de 47C.V. puede llevar dos adultos de peso y un autogiro monoplaza va bastante justo con un ROTAX 582 de 64C.V. y desde luego es un serio inconveniente para los "autogiros ultraligeros" tanto el elevado consumo como la escasa disponibilidad de motores de gran potencia y bajo peso, limitando bastante las posibilidades de construir autogiros autenticamente biplazas.
Empenaje de cola.- Nuestro autogiro aunque se parezca bastante a un helicoptero, no lo es, es un avion de ala rotatoria y como todo avion debera tener un empenaje de cola, sobre todo y principalmente el plano vertical para controlar la guiñada, pues el cabeceo se controla directamente con el rotor, utilizandose el plano horizontal unicamente como estabilizador del chasis.
Esto es asi sobre todo en los autogiros tipo "la Cierva" pues el momento de fuerza es elevado debido al gran brazo de palanca, ya que en los demas autogiros (Bensen, Florida, etc.) este brazo de palanca es minimo y por tanto el efecto estabilizador practicamente nulo.
Pero la colocacion de un plano de deriva tras la helice no es tan sencilla y hay que tener en cuenta algunos efectos.
La helice no solo acelera el aire para producir empuje, tambien lo pone en rotacion alrrededor de su eje, resultando un movimiento espiral del flujo de aire que incide en el timln de cola.
Si la masa de aire que impulsa la helice fuera lineal no tendriamos ningun problema, el problema aparece cuando el flujo giratorio golpea el plano de cola en un lado solamente, induciendo un derrape en nuestro autogiro, que tendremos que compensar girando el timon de cola en sentido contrario, pie izquierdo si tenemos un motor con reductora mecanica o pie derecho si tenemos un motor con reductora de correas o sin reductora, como no queremos volar todo el tiempo pisando el pedal izquierdo lo logico es girar la posicion neutral del timon de cola y añadirle un compensador para producir la necesaria presion continua.
Este efecto y su correccion necesariamente ha de suponer una perdida de empuje en nuestra maquina, entre un (10 y un 18%) sobre todo debido a la cantidad de superficie del disco de la helice y del flujo de aire que queda interferido por el timón de cola al tener que estar girado a la izquierda para contrarrestar el derrapaje y como habiamos comentado el autogiro nunca esta sobrado de empuje.
Evidentemente tal perdida de empuje conviene eliminarla y para ello se utilizan tres soluciones principalmente, aunque no hay nada perfecto y todas tienen sus inconvenientes.
La primera solucion es la cola de grandes dimensiones de los autogiros tipo "florida", esto es asi por que el flujo giratorio de la helice golpea tanto en la parte inferior como en la superior (a un lado y al otro), anulandose mutuamente los efectos, este diseño tiene el inconveniente de impedir casi totalmente la basculacion hacia atras del autogiro y por tanto reducir de forma importante la capacidades de vuelo lento tanto en el despegue como en el aterrizaje .
La segunda solucion consiste en colocar la deriva fuera del flujo giratorio de la helice, eliminando la perdida de empuje, esto obliga a colocar una deriva doble para eliminar la asimetria en el diseño, como inconvenientes tiene el alto peso y la poca maniobrabilidad a baja velocidad.
La tercera solución consiste en elevar la cola de un autogiro tipo "Bensen" y situarla casi en el centro de la helice disminuyendo de forma importante la perdida de empuje, pero sin eliminarla totalmente, este diseño por otra parte tiene la ventaja sobre los anteriores de, su bajo peso y sencillez ademas de no reducir la basculacion hacia atras del autogiro con las consecuencias que esto conlleva durante las fases de despegue y aterrizaje.
Par de torsion.- El par de torsion creiamos que solo se daba en los helicopteros y ya que nuestro rotor autogira por accion de viento relativo este efecto no tenia lugar, bueno pues si y no, el par de torsion no se da en el rotor principal pero si en la helice impulsora, el resultado es un momento que tiende a rotar el autogiro en el sentido contrario al movimiento de la helice.
