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Helicóptero

Características e Funcionamento

DESCRIÇÃO E FUNCIONAMENTO

A principal característica do helicóptero é poder voar verticalmente ou lentamente próximo ao solo com toda segurança. O helicóptero é sustentado por um ou mais rotores que, groseiramente, podem ser consideradas como hélices de grandes dimensões girando em torno de um eixo vertical. As dimensões da pá podem variar de 4 a 20 m de comprimento, conforme o porte do helicóptero.

Para o correto dimensionamento das pás deve-se atentar para o compromisso existente entre a eficiência aerodinâmica e os inconvenientes da realização de grandes rotores. Quanto maior o rotor, menor é a potência necessária e maior é o peso, o tamanho e as dificuldades de fabricação, etc.

MECANISMO DE ACIONAMENTO DO ROTOR

Os rotores para terem um bom rendimento aerodinâmico devem girar lentamente entre 150 a 400RPM, conforme as suas dimensões.

Daí a necessidade de instalação de uma caixa de redução suficientemente grande para acioná-los. Além disso, é preciso intercalar no circuito mecânico uma roda livre, importante dispositivo de segurança que permite ao rotor continuar girando em caso de pane do motor.

Tal procedimento é chamado AUTOROTAÇÃO e possibilita a aeronave o pouso em vôo planado, pois, o rotor é capaz de produzir sustentação girando sob o efeito do vento originário do deslocamento, assim como giram os cata-ventos.

E finalmente, é necessário uma embreagem que permita dar partida no motor sem acionar o rotor.

MOTORES

Os primeiros helicópteros utilizavam motores a pistão, grandes e pesados. Os motores à turbina, muito mais apropriados, tiveram progressos decisivos e atualmente são utilizados na maioria dos helicópteros. O "Alouette II" foi o primeiro helicóptero com turbo motor do mundo a ser fabricado em série.

DISPOSITIVO ANTI-TORQUE

Quando é aplicada potência sobre o rotor para girá-lo, constata-se que a fuselagem do helicóptero tende a girar "em torno do rotor" e em sentido contrário - princípio da ação e reação.

Para evitar esse efeito é preciso tomar medidas especiais que estabilizem a aeronave em guinada. Diversas fórmulas foram adotadas, como por exemplo utilizar dois rotores girando em sentido contrário, isto neutraliza os torques de reação.

Para isso, foram fabricados os modelos com rotores coaxiais, em tandem e lado a lado. Mas a solução mais utilizada, em virtude de sua simplicidade, é a da hélice anti-torque na traseira, chamada, rotor de cauda.

Existe, ainda, um outro processo que permite eliminar a caixa de transmissão e o torque, neste o rotor é acionado por órgãos que criam um empuxo nas pontas das pás. Este empuxo é obtido pela ejeção de ar ou gás na ponta da pá ou por propulsores especiais: pulso-reatores, estato-reatores, etc.

Tais sistemas tem a vantagem da simplicidade, mas apresentam baixo rendimento, muito inferior ao dos sistemas de acionamento mecânico, por isso, são pouco utilizados. A "Aerospatiale", no entanto, produziu em série o "Djinn", pequeno helicóptero de reação movido por ejeção de ar comprimido na ponta das pás, de realização e utilização particularmente simples.

COMANDOS DO HELICÓPTERO

Para controlar a sustentação do rotor utiliza-se a alavanca de passo coletivo, acionada pelo piloto com a mão esquerda. Tal alavanca está ligada a um mecanismo que altera o passo das pás do rotor (o passo de uma pá é o angulo formado no qual ela está calçada em relação ao plano de rotação).

Quando o piloto puxa para cima a alavanca de coletivo, o passo aumenta, bem como a sustentação do rotor: o helicóptero tende a subir. Baixando a alavanca de coletivo, o passo e a sustentação diminuem, o helicóptero tende a descer. Esse sistema é análogo ao que controla a tração das hélices de passo variável.

Para deslocar o helicóptero, uma solução simples consiste em inclinar o rotor, o que provoca um movimento na direção desejada:

Vôo em translação

O rotor é inclinado para frente, o helicóptero parte para frente e picado. O rotor é inclinado para trás, o helicóptero parte para trás e cabrado.

Vôo lateral

O rotor é inclinado para o lado, o helicóptero parte para o lado e inclinado.

Na prática seria muito difícil deslocar como um só bloco o rotor, a caixa de redução e todos os elementos associados, na direção desejada pelo piloto. É por isso que as pás são fixadas na cabeça do rotor por meio de articulações. Pelo jogo de batimentos verticais a pá pode girar em um plano qualquer em relação ao plano da cabeça.

Compreende-se melhor o movimento associando-o ao funcionamento de certos brinquedos dos parques de diversão: pequenos aviões fixados nas extremidades de braços que sobem e descem durante a rotação. Obtém-se o movimento de batimento vertical dando as pás uma variação cíclica de passo, isto é, um passo que varia durante a rotação - os esforços aerodinâmicos resultantes fazem bater ciclicamente as pás, o que orienta seu plano de rotação na direção desejada.

Uma outra articulação, dita de arrasto, permite à pá girar com movimento regular, quaisquer que sejam as variações do plano de rotação comandadas pelo piloto.

Infelizmente, quando a aeronave se encontra no solo, com rotor girando, as pás tendem a fazer mau uso da liberdade que lhes concede a articulação de arrasto: produzem-se oscilações conjuntas das pás e da aeronave que podem se tornar muito violentas e levar à ruptura ou a capotagem do helicóptero.

É a chamada ressonância de solo. A solução é instalar amortecedores nas articulações de arrasto das pás. Nos helicópteros "Alouette" e "Lama", os cabos espaçadores que interligam as pás contribuem igualmente para evitar esse fenômeno perigoso. O mecanismo que permite variar o passo coletivamente e ciclicamente é geralmente o platô cíclico.

COMANDO CÍCLICO

O manche cíclico produz a variação cíclica do passo, provocando a oscilação do rotor (origem do vetor velocidade) e cuja direção depende da direção do deslocamento do manche. Quando o piloto aciona o manche, ele inclina o platô cíclico no ângulo necessário para a direção de vôo considerada.

COMANDO COLETIVO

A alavanca de coletivo altera uniformemente e simultaneamente o ângulo de passo em todas as pás. Quando o piloto aciona essa alavanca, o platô cíclico desliza sobre o mastro para cima ou para baixo.

VIBRAÇÕES, ESTABILIDADE E RESISTÊNCIA

VIBRAÇÕES

Quando o helicóptero avança a pá encontra, durante sua rotação , condições aerodinâmicas irregulares: para a pá que avança a velocidade relativa do ar é elevada e para a pá que recua a velocidade é mais baixa.

Disso resultam vibrações de sustentação que se traduzem por vibrações transmitidas pelas pás ao helicóptero. Por isso, nos helicópteros mais velozes é necessário intercalar uma suspensão entre o rotor e a fuselagem.

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