Existe una historia que dice que en el año 500 A. C., técnicos chinos ya diseñaron un "trompo volador", juguete que consistía en un palo con una hélice acoplada a un extremo que, al girar entre las manos, se elevaba a la vez que giraba rápidamente; este sería el primer antecedente del fundamento del helicóptero.Hacia el año 1490, Leonardo da Vinci fue la primera persona que diseñó y dibujó en unos bocetos un artefacto volador con un rotor helicoidal, pero hasta la invención del avión motorizado en el siglo XX no se iniciaron los esfuerzos dirigidos a lograr una aeronave de este tipo.

HISTORIA DEL HELICOPTERO

Los científicos modernos están de acuerdo en que jamás se habría elevado del suelo, pero el diseño de este “helicóptero” de Da Vinci sigue siendo una de sus obras más famosas. Este curioso artilugio estaba pensado para ser operado por un equipo de cuatro personas y podría haberse inspirado en un molinillo de juguete popular en tiempos de Leonardo.

Personas como Jan Bahyl, Enrico Forlanini, Oszkar Asboth, Atiene Oehmichen, Louis Breguet, Paul Cornu, Emite Berliner, Ogneslav Kostovic, Federico Cantero, Stepanovic e Igor Sikorsky desarrollaron este tipo de aparato, a partir del autogiro del español Juan de la Cierva, inventado en 1923. En 1931 los ingenieros aeronáuticos soviéticos Boris Yuriev y Alexei Cheremukhin comenzaron sus experimentos con el helicóptero TsAGI 1-EA, el primer aparato conocido con un rotor simple, el cual alcanzó una altitud de 605 metros el 14 de agosto de 1932, con Cheremukhin en los controles. Más tarde, los helicópteros fueron perfeccionados durante la Alemania Nazi (Flettner FL 282 Kolibri) o por industrias estadounidenses como Bell o Sikorsky.

AERONAVES DE ALAS GIRATORIASEs el autogiro y el helicóptero, a diferencia del avión tienen alas que no están rígidamente fijadas al fuselaje, como en el avión, están en forma de palas aéreas, que giran en el plano horizontal. El principio de obtención de la fuerza de sustentación en las aeronaves de alas giratorias es lo mismo que en el avión, que es el desplazamiento de un ala perfilada relativo al medio aéreo.Este tipo de aeronave permite obtener la fuerza de sustentación necesaria para el vuelo, por medio de la rotación de su hélice.La alas giratorias que se encuentran en el rotor sustentador del helicóptero (o en los autogiros) a diferencia de las alas fijadas rígidamente en el avión, dan la posibilidad de realizar el despegue y aterrizaje sin necesidad de una pista de vuelo, volando a punto fijo en el aire y desplazándose a cualquier lado.

AERONAVES DE ALAS GIRATORIASLa diferencia entre el helicóptero y el autogiro, en su vista externa son muy parecidos, ya que tienen igual rotor sustentador.El motor del helicóptero con ayuda de la transmisión, gira al rotor sustentador y al rotor antipar (en un helicóptero monorrotor). El rotor sustentador, expulsando hacia abajo con una velocidad a una determinada masa de aire, crea el empuje ó impulso, dirigido hacia arriba. Si el disco del rotor sustentador del helicóptero esta inclinado hacia delante, entonces su empuje , siempre es perpendicular al disco de la pala, inclinado hacia delante (fig. 1)

Fig. 1. Esquema de surgimiento de la fuerza de sustentación en el helicóptero

El componente horizontal desplazara al helicóptero hacia adelante, aumentando la resistencia del aire y el componente vertical equilibrará el peso del helicóptero.El autogiro (giroavion), es muy parecido al helicóptero, el motor gira a una hélice común del tipo avión, el cual desplaza al autogiro hacia delante. El rotor sustentador del autogiro gira por acción del flujo del aire libre en el llamado régimen de autorrotacion. Por consiguiente, para el vuelo del autogiro, igual que en el avión, es necesario el movimiento progresivo hacia delante.En el helicóptero y el autogiro, al igual que en el avión, la fuerza de sustentación se crea a consecuencia de la variación de la dirección del movimiento del aire libre, o sea por la inclinación del flujo hacia abajo.El trabajo de los rotores sustentadores del helicóptero y del autogiro son totalmente distintos.

En el helicóptero casi toda la potencia del motor se entrega al rotor sustentador y el flujo de aire se bombea a través del disco del rotor sustentador de arriba hacia abajo, en el autogiro toda la potencia del motor se entrega a la hélice propulsora (Fig.2).

Fig. 2. Esquema de surgimiento de la fuerza de sustentación en el autogiro

Sin tener en cuenta su parecido exterior con el helicóptero, el autogiro es mas cercano al avión, ya que puede volar solo con velocidad progresiva; no puede volar a punto fijo ó permanecer en el aire semejante al helicóptero. Sin tener ventajas especiales ante el avión, el autogiro no ha obtenido difusión.En su tiempo el autogiro fue la maquina de transición del avión al helicóptero. Los diseñadores de aviación que trabajaron en el autogiro, acumularon gran experiencia en preguntas sobre la construcción, aerodinámica y explotación de las hélices. De esta forma, los autogiros jugaron un rol importante en la creación de los helicópteros modernos.

El autogiro es un aparato entre el avión y helicóptero que se propulsa mediante una hélice igual que la de un avión, pero que obtiene la sustentación, en vez de las alas, de unas aspas que giran libremente movidas por el aire en su parte superior.

ESQUEMAS DIVERSOS DE HELICOPTEROSEl primer helicóptero sencillo se construyo en 1910, tiene rotor sustentador y motor distribuido en el fuselaje, se necesitan dispositivos especiales para la compensación del momento reactivo del rotor sustentador. Recordemos algo sobre el momento reactivo. Si la persona salta del bote a la orilla, entonces el bote se aleja de la orilla. Esto sucede en exacta correspondencia con la tercera ley de Newton, la acción es igual a la reacción.Fenómeno parecido sucede con el fuselaje del helicóptero durante la rotación del rotor sustentador del motor, instalado en el fuselaje: el momento torsional se transmite a través de la transmisión del rotor sustentador, de la misma magnitud del momento torsional, pero de sentido contrario, o sea el reactivo, que tiende a girar al fuselaje del helicóptero en el lado, opuesto a la rotación del rotor sustentador.

Mientras el helicóptero se encuentra en tierra, el momento reactivo de su pala se equilibra con el momento de la fuerza de rozamiento del tren de aterrizaje en la superficie de la tierra. Después del despegue del helicóptero, cuando se separa del suelo, para superar la rotación del fuselaje sobre la acción del momento reactivo es necesario la instalación de un dispositivo especial.En los helicópteros monorrotores frecuentemente para compensar el momento reactivo del rotor sustentador en un larguero especial de cola e instala una hélice pequeña complementaria, llamado rotor de cola o antipar. Este empuje del rotor antipar es horizontal y perpendicular al eje longitudinal del helicóptero y crea el momento, que se equilibra con el momento reactivo del rotor sustentador (fig. 3).

Fig. 3. Helicoptero monorrotor con rotor de cola o antipar

La instalación de un rotor antipar complementario, que absorbe parte de la potencia del motor del helicóptero, pero no da ni fuerza de sustentación ni empuje, dirigido hacia delante, es alguna de las desventajas de este esquema de helicóptero.

Para la eliminación de esta desventaja en algunos helicópteros monorrotores la hélice de compensación se distribuye de tal forma que su empuje se distribuye hacia delante (Fig. 4).

Fig. 4. helicóptero monorrotor con hélice de compensación, creando empuje hacia delante

Desde el punto de vista constructivo, lo mas ventajoso son los helicópteros multirrotores, o sea helicópteros con varios rotores sustentadores. En los helicópteros multirrotores el momento reactivo de los rotores sustentadores pueden estar mutuamente equilibrados debido a su opuesta rotación o con la inclinación de sus áreas de rotación.Analicemos los esquemas de los helicópteros con dos rotores sustentadores. En la actualidad es conocido cuatro esquemas de helicópteros con dos rotores sustentadores o, como frecuentemente se les llama, helicópteros birrotores.El primer esquema de helicóptero birrotor es de tipo coaxial (alineado) con palas de rotación opuesta (fig. 5).

Fig.5. helicóptero birrotor con palas coaxiales de rotación opuesta

Las ventajas de este tipo de helicóptero son los siguientes:dimensiones ó medidas mínimas; relativa sencillez de su transmisión; pequeño peso relativo de su estructura.Las desventajas del helicóptero de este tipo son:- empeoramiento de la eficiencia de los rotores sustentadores debido a la mutua influencia en diferentes regimenes de vuelo;- comparativa elevada altura del helicóptero a consecuencia de la gran distancia entre los rotores; - insuficiente maniobrabilidad en la relación del rumbo durante el planeamiento en el régimen de autorrotacion de los rotores sustentadores.Los helicópteros de este tipo se construyo con charnelas colgantes al casquillo de las palas, así como con palas, rígidamente fijadas en este.El siguiente tipo de helicóptero birrotor es el helicóptero con rotores sustentadores, distribuidos a los costados del fuselaje, o helicóptero de esquema transversal (Fig.6).

Fig.6. helicóptero birrotor de esquema transversal

La ventaja de estés esquema de helicóptero son:- elevada eficiencia de los rotores sustentadores a consecuencia de la ausencia de sus influencia mutua;- esquema mas ventajosa desde el punto de vista de la estabilidad y maniobrabilidad a consecuencia de la total simetría aerodinámica.Las desventajas de este esquema son:- transmisión compleja;- elevado peso de su construcción;- elevado resistencia al avance.Los helicópteros de este tipo se construyeron de charnelas, y con palas rígidas, así también como la total separación de los rotores sustentadores (en este caso la distancia entre los ejes de las palas superaron su diámetro),.Se mostraran otros tipos de esquemas de helicópteros:

Fig.7. Helicóptero birrotor con palas cerradas

Fig.8. Helicóptero birrotor de esquema longitudinal

Fig.9. Helicóptero multirrotor

Fig.10. Helicóptero con mando reactivo del rotor sustentador (motor en las puntas de las palas)