Dispositivo de control de un rotor principal de helicóptero.

Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control, en el que varias palas de rotor (3) están dispuestas de forma periféricamente distribuida en una cabeza de rotor (4) de un árbol de rotor (2) y están montadas de manera giratoria o torsionable alrededor de un eje longitudinal de pala (5), en donde, para la regulación colectiva del ángulo de las palas (3) del rotor, está previsto un actuador colectivo (7) dispuesto en el sistema en reposo y unido operativamente con las raíces (16) de las palas (3) del rotor a través de medios de reglaje (9-14) y, para la regulación cíclica e individual del ángulo de las palas, está asociado a cada pala (3) del rotor al menos un actuador individual (8) dispuesto en el sistema rotativo, caracterizado porque cada pala (3) del rotor presenta al menos un alerón de pala de rotor (19) que está montado de manera pivotable alrededor de un eje de giro (18) paralelo o coaxial al eje longitudinal de pala (5) y que puede ser desviado por medio de un actuador de alerón (20) dispuesto por dentro de la pala correspondiente (3) del rotor, estando previstos los actuadores de alerón (20) para las funciones del actuador individual (8).

Dispositivo de control de un rotor principal de helicóptero.

La invención concierne a un rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control, en el que varias palas de rotor están dispuestas de forma periféricamente distribuida en una cabeza de rotor de un árbol de rotor y están montadas de forma giratoria o torsionable alrededor de un eje longitudinal de pala, en donde está previsto, para la regulación colectiva del ángulo de las palas del rotor, un actuador colectivo dispuesto en el sistema en reposo y unido operativamente con las raíces de las palas del rotor a través de medios de reglaje, y en donde al menos un actuador individual dispuesto en el sistema rotativo está asociado a cada pala de rotor para realizar una regulación cíclica e individual del ángulo de la pala. La invención concierne también a un segundo rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control, en el que varias palas de rotor están dispuestas de forma periféricamente distribuida en una cabeza de rotor de un árbol de rotor y están montadas de manera giratoria o torsionable alrededor de un eje longitudinal de pala, en donde al menos un actuador individual dispuesto en el sistema rotativo está asociado a cada pala del rotor para realizar una regulación cíclica e individual del ángulo de la pala. Por consiguiente, en este sistema de control últimamente citado no está presente ningún actuador colectivo separado.

El control primario del rotor principal de un helicóptero consiste en una regulación colectiva del ángulo de las palas, con la que se ajustan en valores idénticos los ángulos de ajuste de las palas del rotor para controlar movimientos de ascenso y descenso del helicóptero, y en una regulación cíclica del ángulo de las palas, superpuesta a ella, con la que, para controlar movimientos longitudinales del helicóptero, especialmente un vuelo de avance, se regulan los ángulos de ajuste de las palas del rotor en forma desfasada con la misma orientación angular de giro y en forma sinusoidal con la frecuencia de giro del rotor principal. Gracias a la regulación cíclica del ángulo de las palas el plano de las palas del rotor descrito por la traza de las puntas de dichas palas del rotor es inclinado en el sentido de la dirección de vuelo elegida por una basculación correspondiente de una palanca de control, con lo que se inclina de manera correspondiente el vector de empuje generado por el rotor principal y, en consecuencia, este vector presenta una componente de propulsión en la dirección de vuelo elegida.

La activación de las palas del rotor principal se efectúa usualmente a través de un llamado disco oscilante en el que se inician y se superponen mutuamente los movimientos de control de la regulación colectiva del ángulo de las palas y la regulación cíclica de dicho ángulo. El disco oscilante está constituido sustancialmente por un elemento en reposo no rotativo y un elemento anular que gira juntamente con el árbol del rotor, cuyos elementos están unidos uno con otro en forma giratoria y están montados en forma axialmente desplazable e inclinable con relación al eje de giro del árbol del rotor. Las órdenes de control de un piloto se transmiten al elemento anular no rotativo a través de una disposición de palancas mixtas en el caso de una maniobra mecánica y a través de actuadores en el caso de una maniobra asistida por fuerza auxiliar, introduciéndose en el disco oscilante una regulación colectiva del ángulo de las palas en forma de un desplazamiento axial y una regulación cíclica de dicho ángulo en forma de un movimiento de inclinación. En el sistema rotativo estos movimientos de control son introducidos desde el elemento anular rotativo, casi siempre a través de disposiciones de varillaje, en elementos de reglaje de las palas del rotor, cuyo giro o desplazamiento conduce en cada caso directa o indirectamente a los ángulos de ajuste correspondientes de las palas del rotor.

Otra clase de construcción conocida del dispositivo de control de un rotor principal se denomina control de araña, en el que, en lugar de un disco oscilante dispuesto coaxialmente sobre el árbol del rotor, los movimientos de control y las fuerzas de control del lado de entrada se transmiten de una manera en principio semejante del sistema en reposo al sistema rotativo del rotor principal a través de un cojinete de bolas centralmente dispuesto dentro del árbol del rotor y se introducen en las palas del rotor a través de una araña de control axialmente desplazable e inclinable con respecto al eje de giro del árbol del rotor.

Dado que la propia regulación cíclica del ángulo de las palas y los efectos aerodinámicos, como, por ejemplo, la llegada al número Mach crítico en la punta de la respectiva pala del rotor adelantada en la dirección de vuelo y las interferencias pala-torbellino por la inmersión de una pala de rotor en el torbellino seguidor de la pala de rotor adelantada, conducen a vibraciones, irradiaciones de ruido y reducción de la eficiencia aerodinámica, se intenta desde hace bastante tiempo contrarrestar activamente estos efectos indeseados en el marco de un control secundario del rotor principal, por ejemplo por medio de una regulación armónica superior del ángulo de las palas (HHC = higher harmonic control) y/o mediante un control individual de cada pala (IBC = individual blade control) . Gracias a estas medidas se pueden lograr para un helicóptero correspondiente una carga dinámica mas pequeño y una vida útil correspondientemente mayor de los componentes, un menor gasto en mantenimiento, mayores prestaciones de vuelo y un mayor confort de vuelo para los pilotos y pasajeros correspondientes.

La variación del ángulo de ataque de las palas del rotor puede efectuarse en cada caso directamente de manera en sí conocida por medio de la conexión articulada excéntrica de una barra de tracción/empuje - unida con el disco oscilante o con la araña de control - a la raíz de la respectiva pala del rotor, con lo que la pala del rotor, en caso de un montaje giratorio, es hecha girar alrededor de su eje longitudinal y, en caso de un montaje sin articulación, es hecha pivotar alrededor de su eje longitudinal por efecto de una torsión de un cuello de pala elástico a la torsión dispuesto entre la cabeza del rotor y la raíz de la pala. Sin embargo, es posible también provocar indirectamente de

manera aerodinámica, mediante la regulación de un alerón dispuesto en el canto trasero o en el canto delantero de la pala del rotor, una rotación o torsión de la pala del rotor y, por tanto, una variación del ángulo de ataque o de la oblicuidad de la pala de rotor correspondiente.

Un dispositivo de control de esta clase se describe, por ejemplo, en el documento US 3 077 934 A. En este dispositivo de control conocido las palas del rotor principal están montadas de manera giratoria en su respectiva raíz alrededor de un eje longitudinal en contra de la fuerza de reposición de un muelle de torsión y están provistas de un alerón de canto trasero. Los alerones del canto rasero son maniobrados de forma puramente mecánica a través de un dispositivo de varillaje que está provisto de un disco oscilante y que está dispuesto parcialmente dentro del árbol hueco del rotor. Una desviación de un alerón del canto trasero hacia arriba conduce a una rotación contraria de la pala correspondiente del rotor, con lo que se incrementan el ángulo de ataque y, por tanto, la fuerza ascensional generada de la pala correspondiente del rotor.

Dado que el acoplamiento mecánico forzoso de las palas del rotor por medio de un disco oscilante o una araña de control al menos restringe fuertemente la introducción de órdenes de control armónicas superiores o individuales para regular el ángulo de las palas a través del sistema en reposo del dispositivo de control, se han propuesto diferentes soluciones en las que el control secundario de las palas del rotor, es decir, una regulación armónica superior y/o individual del ángulo de las palas (HHC, IBC) , se efectúa por medio de actuadores maniobrados por fuerza auxiliar, dispuestos dentro del sistema rotativo y asociados a cada respectiva pala del rotor.

Un dispositivo de control de esta clase es conocido, por ejemplo, por el documento DE 101 25 178 A1. En este dispositivo de control conocido se tiene que, adicionalmente al control primario formado por una disposición de varillaje provista de un disco oscilante, está asociado a cada pala del rotor un actuador secundario formado por un actuador lineal dispuesto en la respectiva barra de tracción/empuje. La regulación colectiva y cíclica del ángulo de las palas se efectúa... [Seguir leyendo]

1. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control, en el que varias palas de rotor (3) están dispuestas de forma periféricamente distribuida en una cabeza de rotor (4) de un árbol de rotor (2) y están montadas de manera giratoria o torsionable alrededor de un eje longitudinal de pala (5) , en donde, para la regulación colectiva del ángulo de las palas (3) del rotor, está previsto un actuador colectivo (7) dispuesto en el sistema en reposo y unido operativamente con las raíces (16) de las palas (3) del rotor a través de medios de reglaje (9-14) y, para la regulación cíclica e individual del ángulo de las palas, está asociado a cada pala (3) del rotor al menos un actuador individual (8) dispuesto en el sistema rotativo, caracterizado porque cada pala (3) del rotor presenta al menos un alerón de pala de rotor (19) que está montado de manera pivotable alrededor de un eje de giro (18) paralelo o coaxial al eje longitudinal de pala (5) y que puede ser desviado por medio de un actuador de alerón (20) dispuesto por dentro de la pala correspondiente (3) del rotor, estando previstos los actuadores de alerón (20) para las funciones del actuador individual (8) .

2. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control, en el que varias palas de rotor (3) están dispuestas de forma periféricamente distribuida en una cabeza de rotor (4) de un árbol de rotor (2) y están montadas de manera giratoria o torsionable alrededor de un eje longitudinal de pala (5) , en donde, para la regulación cíclica e individual del ángulo de las palas, está asociado a cada pala (3) del rotor al menos un actuador individual (8) dispuesto en el sistema rotativo, en donde cada pala (3) del rotor presenta al menos un alerón de pala de rotor (19) que está montado de manera pivotable alrededor de un eje de giro (18) paralelo o coaxial al eje longitudinal de pala (5) y que puede ser desviado por medio de un actuador de alerón (20) dispuesto por dentro de la pala correspondiente (3) del rotor, y en donde los actuadores de alerón (20) están previstos para las funciones del actuador individual (8) y cada pala de rotor lleva asociado, además, al menos un actuador de raíz de pala (24) que está dispuesto en la cabeza (4) del rotor y operativamente unido con la raíz (16) de la pala correspondiente (3) del rotor, caracterizado porque, en funcionamiento normal, está previsto un reparto de las funciones de los actuadores individuales (8) entre los actuadores de alerón (20) y los actuadores de raíz de pala (24) .

3. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque cada alerón de pala de rotor (19) lleva asociados al menos dos actuadores de alerón (20) funcionalmente conectados en paralelo.

4. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque cada pala de rotor presenta al menos dos alerones de pala de rotor (19, 22) dispuestos a distancia radial uno de otro y montados de forma pivotable alrededor de un respectivo eje de giro (18, 21) paralelo o coaxial al eje longitudinal de pala (5) , los cuales pueden ser desviados por medio de sendos actuadores de alerón (20, 23) dispuestos dentro de la pala de rotor correspondiente (3) e independientemente activables, estando previsto, en funcionamiento normal, un reparto de las funciones de los actuadores individuales (8) entre los actuadores (23) de los alerones de pala de rotor radialmente interiores (22) y los actuadores (20) de los alerones de pala de rotor radialmente exteriores (19) .

5. Rotor principal de helicóptero con dispositivo de control según la reivindicación 4, caracterizado porque los actuadores (23) de los alerones de pala de rotor radialmente interiores (22) están previstos, en funcionamiento normal, para la función de la regulación cíclica del ángulo de las palas y los actuadores (20) de los alerones de pala de rotor radialmente exteriores (19) están previstos, en funcionamiento normal, para las funciones de la regulación armónica superior e individual del ángulo de las palas.

6. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque los actuadores (23) de los alerones de pala de rotor radialmente interiores (22) y los actuadores (20) de los alerones de pala de rotor radialmente exteriores (19) están concebidos para asumir en solitario, durante el funcionamiento de emergencia, las respectivas funciones de la regulación cíclica del ángulo de las palas y de la regulación armónica superior e individual de dicho ángulo de las palas.

7. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según al menos una de las reivindicaciones 1 y 3 a 6, caracterizado porque cada pala de rotor lleva asociado, además, al menos un actuador de raíz de pala (24) que está dispuesto en la cabeza (4) del rotor y unido operativamente con la raíz (16) de la pala correspondiente (3) del rotor.

8. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 7, caracterizado porque, en funcionamiento normal, está previsto un reparto de las funciones de los actuadores individuales (8) entre los actuadores de alerón (20) y los actuadores de raíz de pala (24) .

9. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 2 u 8, caracterizado porque los actuadores de raíz de pala (24) están previstos, en funcionamiento normal, para la función de la regulación cíclica del ángulo de las palas y los actuadores de alerón (20) están previstos, en funcionamiento normal, para la función de la regulación armónica superior e individual del ángulo de las palas.

10. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque

los actuadores de raíz de pala (24) y los actuadores de alerón (20) están concebidos para asumir en solitario, durante el funcionamiento de emergencia, las respectivas funciones de la regulación cíclica del ángulo de las palas y de la regulación armónica superior e individual de dicho ángulo de las palas.

11. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según la reivindicación 8, 9 ó 10, caracterizado

porque los actuadores de raíz de pala (24) están concebidos de modo que estos, en funcionamiento normal, puedan asumir tanto las funciones de la regulación cíclica del ángulo de las palas como, en campos de trabajo parcial, la regulación armónica superior e individual de dicho ángulo de las palas, y porque los actuadores de alerón (20) están concebidos de tal manera que estos, en funcionamiento normal, puedan asumir tanto las funciones de la regulación armónica superior e individual del ángulo de las palas como, en campos de trabajo parciales, la regulación cíclica de dicho ángulo de las palas.

12. Rotor principal de helicóptero con un dispositivo de control según al menos una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los actuadores de alerón (20, 23) y/o los actuadores de raíz de pala (24) están concebidos para ser hechos funcionar por vía hidráulica, neumática o eléctrica.