BRIGADA DE ENTRENAMIENTO DE AVIACION BATALLN ESCUELA DE HELICOPTEROS Fuerte Rucker, Alabama ENERO DEL 2007

NOTAS DEL ESTUDIENTE TITULO: AERODINAMICA NMERO DE ARCHIVO: 8D/8G/80-8001-12

EL PROPONENTE DE ESTAS NOTAS DEL ESTUDIENTE ES: Brigada de Entrenamiento de Aviacin Batalln Escuela de Helicpteros ATTN: ATZQ-ATB-BH Fuerte Rucker, Alabama DECLARACION DE RESTRICCIN A EXTRANJEROS: El material contenido en este folleto ha sido revisado por el que instruye y/o desarrolla en entrenamiento y se determino que la informacin contenida es dominio pblico. Este folleto se puede diseminar libremente a todo militar de todos los pases extranjeros sin restriccin.

Enero del 2003 OBJETIVO TERMINAL DE APRENDIZAJE: Al finalizar esta leccin de estudiante podr. ACTIVIDAD: Aplicar los conceptos de aerodinmica. CONDICIN: Como aviador en un saln de clase. NORMAS: segn el manual de campo (FM) 1-203 y el manual del operador (-10). CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD: Ninguna EVALUACION DE RIESGO: Bajo CONSIDERACIONES AMBIENTALES: Ninguna A. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 1: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las definiciones correctas de los trminos y leyes fsicas. CONDICION: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Trabajo, Potencia y Energa (1) Trabajo una fuerza actuando a travs de una distancia (T = F X D) (a) Usualmente medido en pie-libra (b) El levantar una pesa de una libra a la altura de un pie = un pie libra. (2) Potencia trabajo por unidad de tiempo (a) Trabajo hecho por periodo de tiempo (P = Trabajo [F X D / Tiempo). (b) Usualmente medido en caballos de fuerza. UN caballo de fuerza = 550 pielibras de trabajo por segundo. (c) Energa la habilidad de efectuar trabajo. 1. Potencial en virtud de la posicin. 2. Cintica en virtud del movimiento. b. Leyes de Movimiento de Newton. (1) Primera ley Ley de inercia un objeto en reposo tiende a mantenerse en reposo, y un objeto en movimiento tiende a mantenerse en movimiento a la misma velocidad y en la misma direccin hasta que intervenga una fuerza externa. Esta es la fuerza que ofrece resistencia al cambio del estado de un objeto. Ejemplo: Una aeronave de ala fija requiere una aplicacin fuerte de potencia cuando comienza el rodaje.

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(2) Segunda ley Ley de aceleracin La fuerza requerida para producir un cambio de movimiento en un objeto es directamente proporcional a la masa y a la rapidez con que cambia la velocidad. (a) Aceleracin (A) es un cambio de velocidad con respecto al tiempo. Aceleracin puede ser un aumento o disminucin de la velocidad de un objeto, tanto que un cambio de direccin del mismo. (b) Es directamente proporcional a la fuerza (F) e inversamente proporcional a la masa (M). (c) Se expresa por la formula A = F/M (3) Tercera ley Ley de Accin y Reaccin. (a) Para cada accin existe una reaccin igual y en direccin opuesta. Ejemplos: Cuando una persona se baja de un bote a un muelle, el bote se alejara del muelle. La accin es la persona bajndose del bote al puerto, la reaccin es el bote alejndose del muelle. Cuando se dispara una escopeta, la accin es la aceleracin de los perdigones, y la reaccin es la aceleracin del arma hacia atrs contra el hombro. El rotor principal del helicptero UH1H da vueltas hacia la izquierda, debido al torque producido por la turbina, la reaccin ser cuando el fuselaje tiende a moverse en la direccin contraria del rotor principal. (b) Efecto de torque: La turbina en un helicptero norteamericano de rotor sencillo produce una rotacin en contra de las manecillas del reloj, que causa una reaccin del fuselaje en sentido horario. (4) Aplicacin: Un helicptero en vuelo se acata a las leyes de movimiento de Newton. Se acata a todas las leyes colectivamente. Es la interaccin de las leyes de movimiento y las acciones mecnicas del rotor principal que causan que el helicptero vuele. Esto nos permite maniobrar el helicptero. (c) Escalares y Vectores (1) Escalares son cantidades que pueden ser descritas solamente por cuan grandes son, tal como rea, volumen, tiempo y masa. (2) Un vector es una cantidad que se describe usando magnitud y direccin. Ejemplos de vectores son aceleracin, velocidad, peso, sustentacin y resistencia. Cuando los vectores estn usados en graficas, se utilizan para representar fuerzas aerodinmicas. Todas las fuerzas son vectores. En la aerodinmica, nos preocupamos de los efectos resultantes de dos o ms fuerzas actuando en un perfil aerodinmico o en el helicptero. El vector se dibuja como una flecha en un segmento de lneas usando una escala conveniente para indicar la direccin y magnitud. (3) Mtodos para determinar vectores resultantes. (a) Paralelogramo NOTA: Un paralelogramo es una figura de cuatro lados opuestos son paralelos e iguales en magnitud. 1. Dibuje un vector de un punto de origen paralelo al plano de referencia. 2. Dibuje otro vector a un ngulo apropiado desde el punto de origen del primer vector. D-5

3. Complete el paralelogramo dibujando los lados opuestos de los dos vectores que dibuj anteriormente. 4. Dibuje una lnea desde el punto de origen de los dos vectores al lado opuesto de la esquina del paralelogramo. El largo de la lnea representar la magnitud del vector resultante en la direccin indicada. Si los dos vectores representan una fuerza total actuando en un objeto, el vector resultante representa la magnitud y direccin en que el objeto se mover si las fuerzas son aplicadas. Esto se conoce como la fuerza resultante. (c) Polgono 1. Una fuerza est actuando a un ngulo de 90 grados con una magnitud de 180 libras; una segunda fuerza a 45 grados con 90 libras; y una tercera fuerza a 315 grados con 120 libras. 2. Para determinar la resultante, se traza el primer vector desde el punto de origen, trazndose los dems vectores consecutivamente. La resultante se determina trazando una lnea desde el punto de origen hasta el extremo del ltimo vector. (d) Triangulacin 1. Establezca un punto en el cual las fuerzas se consideran actuando (punto de origen). 2. Desde el punto de origen, dibuje un vector correspondiente a la direccin y magnitud de una de las fuerzas. 3. Desde la cabeza de este vector, dibuje el otro vector correspondiente a la direccin y magnitud de la otra fuerza. 4. Desde el punto de origen, dibuje el vector resultante hasta la cabeza de la ltima fuerza. (4) Componentes. Si el vector resultante y el plano de referencia son conocidos, se puede dividir en dos secciones, componentes verticales y horizontales por medio del mtodo del paralelogramo o polgono. NOTA: Como ejemplo dibuje un perfil. Dibuje varios vectores que representen viento relativo y las fuerzas aerodinmicas que se ejercen sobre el perfil.

B. Objetivo de aprendizaje # 2: D-6 ACTIVIDAD: El estudiante identificar los cambios de presin resultantes a base del principio de flujo de aire de Bernoulli.

CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. El principio de flujo de Aire de Bernoulli. (1) Concepto general. Dentro de cualquier sistema confinado la energa total es constante. Si un componente de energa aumenta, debe haber una disminucin correspondiente en los otros componentes. Energa total (en nuestro caso presin total) en un sistema confinado es el proceso por el cual se forman presiones dinmicas y estticas.

b. Tubo de Venturi. (1) El volumen de aire pasando por cualquier punto del tubo por unidad de tiempo es igual a travs del tubo. (2) La velocidad del aire debe aumentar en el punto de constriccin si el mismo volumen de aire por unidad de tiempo tiene que pasar a travs de esta constriccin. (3) Debe haber una disminucin en otro componente de la energa (presin) si la energa total ha de permanecer constante. (4) Un aumento de velocidad resulta en la disminucin en presin esttica, y una disminucin en velocidad resulta en un aumento de presin esttica. c. La constriccin inferior del tubo de Venturi acta igual a un perfil aerodinmico. (1) La capa de aire inerte por encima del perfil acta como la constriccin superior. (2) Cuando el perfil se posiciona a un ngulo con respecto al flujo de aire, un aumento en velocidad y presin reducida ocurren por encima del perfil y una disminucin del flujo de aire resulta en presin aumentada por debajo del perfil.

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(3) La fuerza aerodinmica es el resultado de la diferencia de presin por encima y por debajo del perfil y se puede expresar vectorialmente desde el rea de presin ms alta a la ms baja. NOTA: Con un aumento en la velocidad del aire sobre una superficie habr una disminucin en la presin esttica; conversa mente, con una disminucin en velocidad habr un aumento en la presin esttica.

C. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 3: ACTIVIDAD: El estudiante identificar los diferentes tipos de perfiles aerodinmicos. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Definicin Un perfil aerodinmico es cualquier superficie diseada para producir sustentacin cuando el aire pasa sobre la misma. b. terminologa. (1) Borde de ataque porcin redondeada que se proyecta dentro del flujo de viento relativo. (2) Borde de salida parte trasera del perfil.

(3) Cuerda una lnea recta de referencia que se extiende desde el extremo del borde de ataque al extremo del borde de salida. Por lo tanto tambin se refiere al largo del perfil. (4) Comba la forma o curvatura del perfil. (5) Comba media esta es expresada como la distancia entre la comba superior e inferior. (6) Envergadura largo de la pala desde el punto de rotacin hasta la punta de la pala.

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c. Tipos de perfiles (1) Simtrico (a) Una comba igual en ambos lados de la cuerda. (b) Cada mitad del perfil es igual a la otra. (c) la comba media y la cuerda son iguales. (d) produce cero sustentacin a cero ngulo de incidencia. (e) El centro de presin se mantiene relativamente constante al cambiar el ngulo de ataque.

(2) Asimtrico (a) La comba superior tiene mas curva que la comba inferior. (b) La cuerda y la comba media son diferentes. (c) Produce sustentacin usable aun cuando est a un ngulo de incidencia negativo. (d) Produce ms sustentacin a un ngulo de incidencia dado que el perfil simtrico.

D-9 (e) tiene mejores caractersticas de perdida de sustentacin (stall) que un perfil simtrico. (f) Tiene una buena relacin de sustentacin a resistencia. (g) El centro de presin se mueve hasta un 20% en la cuerda.

NOTA: Enfatice como el centro de presin vara a diferentes ngulos de ataque en perfiles simtricos y asimtricos. D. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 4:

ACTIVIDAD: El estudiante identificara los ngulos de un perfil aerodinmico. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Angulo de incidencia (1) Angulo de incidencia es el ngulo entre la cuerda de un perfil y el plano de rotacin. El ngulo de incidencia es un ngulo mecnico. NOTA: El plano de rotacin (disco del rotor) se crea al dar vueltas las palas, si no, es solamente un plano proyectado imaginariamente. (2) El ngulo de incidencia se cambia por medio del cambio de paso del colectivo y cambio de paso cclico. (un cambio en el ngulo de incidencia resultar en un cambio en el ngulo de ataque, el cual cambia el coeficiente de sustentacin de un perfil).

b. Angulo de ataque (1) este es el ngulo agudo entre la cuerda de un perfil y el viento relativo resultante. D-10 (2) Es un ngulo aerodinmico. El ngulo de ataque puede cambiar sin que el ngulo de incidencia cambie. (3) Efecto del viento. (a) Al aumentar el ngulo de incidencia, hay una aceleracin del aire sobre la comba superior de un perfil creando un cambio en presin encima y debajo del perfil. (b) Esto resulta en la creacin de fuerzas aerodinmicas ms grandes. (c) Si el ngulo de ataque llega al ngulo crtico (15 grds a 20 grds), el fuljo de aire se interrumpe sobre la comba superior, lo que resultara en perdida de sustentacin. Cuando ocurre la perdida, la sustentacin disminuye rpidamente y la resistencia aumenta igualmente. NOTA: En la pizarra ensee la diferencia entre ngulo de incidencia y ngulo de ataque.

E. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 5: ACTIVIDAD: El estudiante identificara principios del cambio de paso y las acciones del rotor y sus contribuciones en vuelo de ala rotatoria. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Las acciones del rotor y sus contribuciones al vuelo de ala rotatoria: (1) Rotacin (a) El movimiento circular de las palas del rotor. (b) Produce el viento relativo rotacional. La velocidad mxima se encuentra en la punta del rotor y se reduce hacia el mstil. (2) Cambio de paso colectivo. (a) Cambia el ngulo de incidencia a un ngulo igual en todas las palas simultneamente. (b) Cambia el ngulo de ataque temporeramente hasta que este se estabiliza para el peso y configuracin del helicptero, este cambio hace que el coeficiente de sustentacin cambie, este a su vez cambia la sustentacin total en el sistema del rotor. D-11 (3) Cambio de paso cclico. (a) Cambia el ngulo de incidencia diferentemente en las palas, por ejemplo, al mover el cclico hacia delante disminuye el ngulo de incidencia en la posicin de las 3 y al mismo tiempo lo aumenta a las 9. El movimiento adelante del cclico no tiene ningn efecto en las palas cuando se encuentran a la posicin correspondiente ala nariz y la cola. Un movimiento lateral del cclico cambia el ngulo de incidencia de las palas cuando se encuentran en la posicin de la nariz y cola. (b) Crea diferencia de sustentacin en el sistema de rotor, el cual controla la actitud del sistema del rotor y es el medio primario para controlar disimetra de sustentacin en vuelo de crucero. (c) Por ejemplo, sin viento, el helicptero en vuelo estacionario tiene un ngulo constante en las palas. Para moverse hacia delante el piloto mueve el cclico hacia delante. El movimiento del cclico ocasiona que el ngulo de incidencia de la pala que avanza al lado derecho, disminuya inmediatamente. Al disminuir el ngulo, resulta en disminucin de sustentacin en dicha pala, que ocasiona que debido a la presesin giroscpica la pala descienda inclinando as el rotor

hacia el frente. Lo contrario ocurre en la pala que se encuentra en el lado izquierdo; el movimiento del cclico ocasiona que el ngulo de incidencia se aumente en la pala que retrocede al lado izquierdo debido a presesin giroscpica la pala ascienda causando que la parte trasera del disco ascienda. El resultado neto de este movimiento del cclico resulta en la inclinacin del disco del rotor hacia delante. (4) Aleteo el movimiento hacia arriba y hacia abajo de las palas. (a) Las palas aletean debido aun aumento en sustentacin creado por un aumento de velocidad o por el cambio de paso con el cclico. (b) El aleteo ayuda a prevenir disimetra de sustentacin. (c) Deja que el sistema del rotor se incline en la direccin deseada correspondiente a los movimientos del cclico. (5) Avance y retraso NOTA: Rotores articulados tienen avance y retraso; el rotor del UH-1H no tiene avance y retraso. (a) Las palas en un sistema de rotor articulado avanzan y retroceden detrs de la posicin normal del sistema de rotor. (b) Fuerzas de resistencia en vuelo direccional el ngulo de incidencia y el ngulo de ataque cambian constantemente. Estos cambios en ngulo de ataque ocasionan un cambio en la resistencia de las palas. Para prevenir la fatiga innecesaria de las palas, la pala esta libre de moverse hacia delante y hacia atrs en el plano de rotacin. Esto se realiza por una bisagra vertical de arrastre. (c) Efecto de Coriolis Esta fuerza tambin ocasiona que las palas avancen y se atrasen y esta dominado por la ley de conservacin de momento angular. Esta ley nos dice que un cuerpo se mantendr en el mismo movimiento angular a menos que una fuerza externa interfiera. El momento rotacional (angular) es determinado por dos factores: la distancia del centro desde el centro de rotacin, y la velocidad rotacional. Si el centro de gravedad se mueve cerca del centro de rotacin, la velocidad rotacional debe aumentar, y si el centro de gravedad se aleja del centro de rotacin, la velocidad rotacional deber disminuir. (d) En un rotor articulado la secuencia cuando la pala aletea hacia arriba, el centro de gravedad se acerca hacia el eje de rotacin el cual produce un radio de rotacin corto. Segn la ley de conservacin de momento angular, la velocidad de las palas aumenta. La bisagra vertical permite que la pala aumente en velocidad causando que la pala avance unos pocos grados de su posicin normal en el plano de rotacin. Esto absorbe la tensin que se impone en las palas. En D-12 un rotor semi-rgido (UH-1H) esto no ocurre debido a que la barra de arrastre no permite que el avance y atraso de la pala suceda. En contraste cuando la pala aletea hacia abajo, el centro de gravedad de las palas se mueve hacia fuera del eje de rotacin produciendo un radio mayor de rotacin. Segn la ley de conservacin de momento angular, la velocidad de las palas disminuir. La bisagra vertical deja que la pala se retrase, causando que la pala se retrase por unos grados de su posicin normal del plano de rotacin. Esto absorbe la tensin que es impuesta en las palas. (e) El sistema semirigido (UH-1H) es colgante de tal manera que el centro de gravedad no cambia su distancia en referencia al centro de rotacin. De todas maneras la barra de arrastre no permitir que haya ningn avance o retraso de las palas.

F. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 6: ACTIVIDAD: El estudiante identificara los factores que afectan sustentacin. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Sustentacin El componente de la fuerza total aerodinmica de un perfil el cual es perpendicular al viento relativo resultante. La cantidad de sustentacin se expresa a travs de una formula: L=CLpSV2 b. Factores que afectan sustentacin. (1) CL (Coeficiente de sustentacin). (a) Un nmero sin dimensin, determinado en un tnel de viento, el cual indica cuanta sustentacin puede producir un perfil. (b) Los valores se extienden de 0 a 2 o ms. (c) Los factores que determinan el valor de CL incluyen el diseo y forma del perfil y el ngulo de ataque. (2) S (Area de superficie) medido en pies cuadrados. (3) p (la mitad de Rho p, lo cual representa la densidad del aire. La densidad del aire se mide en slugs de aire por pie cbico. En un da estndar (temperatura de 15 grds C, presin al nivel del mar) un pie cbico de aire tiene una masa de .002377 slugs (unidad de masa).

D-13 NOTA: Para determinar la masa de un objeto en slugs, divida el peso del objeto por la constante gravitacional (32.2 pies por segundo). (a) Factores que afectan la densidad del aire. 1. presin densidad aumenta cuando la presin aumenta. Densidad disminuye con altitud porque la presin disminuye.

2. Temperatura densidad disminuye cuando la temperatura aumenta. 3. Humedad la densidad disminuye cuando el vapor de agua aumenta en el aire. (4) V2 (velocidad relativa del viento sustentacin aumenta al cuadrado de la velocidad relativa del viento. Si la velocidad relativa del viento es doblada, la sustentacin ser cuatro veces mayor. c. Sustentacin resultante del sistema del rotor. (1) La sustentacin resultante del sistema del rotor es la suma de toda la sustentacin producida por todos los segmentos individuales de las palas del rotor. (2) Acta perpendicular al plano de rotacin. (3) Para maniobrar el helicptero, hay que mover el plano de rotacin en la direccin deseada para moverse. Ejemplo: Para moverse hacia delante el plano de rotacin debe ser inclinado hacia delante. La sustentacin resultante se puede dividir en dos componentes, un componente de empuje horizontal y un componente de sustentacin vertical. Al mover la sustentacin resultante para crear el componente de empuje horizontal, el vector del componente vertical de sustentacin disminuir. Esto puede ser compensado aumentando el colectivo para cambiar el ngulo de ataque de las palas y as aumentar el componente vertical de sustentacin. G. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 7: ACTIVIDAD: El estudiante identificara los tipos de resistencia. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203 a. Definicin de resistencia La resistencia que tiene un componente cuando pasa por el aire (e.g. perfil, fuselaje, etc.).

D-14 b. Tipos de resistencia. (1) Inducida (a) Resulta de la produccin de sustentacin. (b) Paralela a y en la misma direccin del viento relativo. (c) Aumenta al aumentar el ngulo de ataque. Nota: Si hay produccin de sustentacin tiene que haber un ngulo de ataque. (d) Disminuye al ser aumentada la velocidad. (2) Contorno / Perfil (a) La resistencia parsita que crea el sistema del rotor al dar vueltas. (b) A unas revoluciones por minuto (rpm) constante, la resistencia de contorno es relativamente constante pero aumenta levemente con velocidad. (c) Mientras ms palas, ms resistencia de contorno. (3) Parsita (a) Resistencia creada por el fuselaje. (b) Las causas de la resistencia de contorno se atribuyen a la forma o diseo del helicptero, mientras el diseo del helicptero sea aerodinmico y angosto, menos resistencia parsita. Otra causa es la friccin de la piel, mientras mas lisa sea la textura de la piel del helicptero, menos resistencia parsita. (c) Aumenta rpidamente con aumento de velocidad. c. Curva total de resistencia.

D- 15 (1) La suma de todos los tipos de resistencia actuando en el helicptero. (2) La resistencia total es alta a un vuelo estacionario, disminuye aun valor mnimo a una velocidad especfica, y entonces empieza a aumentar con el aumento de velocidad. (3) Las velocidades que resultan de la resistencia total mnima son: (a) Autorrotaciones con rgimen mnimo de descenso.

(b) Velocidad de mxima autonoma. (c) Velocidad de mximo rgimen de ascenso. (d) La mejor velocidad de maniobrar (en la mayora de los casos). H. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 8: ACTIVIDAD: El estudiante identificara los principios de las fuerzas de balance y su aplicacin al vuelo de ala rotatoria. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Balance de fuerzas, vuelo no acelerado durante el vuelo no acelerado, todas las fuerzas opuestas son iguales en magnitud y en opuestas direcciones. La sustentacin debe igualar el peso. El empuje debe igualar la resistencia. Esta condicin de vuelo no acelerado la podemos encontrar durante vuelo estacionario, vuelo recto y nivelado o vuelo descendiente y ascendiente. b. Vuelo acelerado En cualquier momento que las fuerzas se hacen desiguales en magnitud, (por ejemplo, empuje y resistencia) habr aceleracin. La aceleracin ocurre en la direccin de la fuerza mayor hasta que las fuerzas vuelven a igualarse. La aceleracin puede ocurrir en cualquier direccin; cuando hay una deceleracin, esta es una forma de aceleracin en forma negativa o en direccin contraria.

I. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 9: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las fuerzas que causan coneo de las palas.

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CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Coneo es el doblar hacia arriba de las palas. Al crear sustentacin el helicptero durante el despegue y el vuelo, las puntas de las palas se levantan y asumen la posicin de coneo.

PERDIDA DE AREA DE SUSTENTACION DEBIDO A EFECTO DE CONEO

b. Fuerzas primarias envueltas. (1) Fuerza centrifuga La fuerza centrifuga es el competente de la fuerza que acta sobre un cuerpo que se mueve en una trayectoria curva, dirigida hacia fuera del centro de curvatura o eje de rotacin. Esta fuerza surge cuando un cuerpo trata de mantenerse en movimiento lineal (uniforme) segn la primera ley de Newton del movimiento; y la fuerza centrpeta varia la velocidad lineal. La fuerza centrifuga da rigidez a las palas del rotor.

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FUERZA CENTRIFUGA

(2) Fuerza centrpeta la fuerza centrpeta es la fuerza aceleradora que acta sobre un cuerpo en movimiento en una trayectoria curva. Es el componente de fuerza que se dirige al centro de curvatura o eje de rotacin. La fuerza centrpeta cambia la direccin de la velocidad lineal de un cuerpo en movimiento, y le proporciona una aceleracin. (3) Sustentacin Al aumentar el colectivo y crear sustentacin, las palas responden doblndose de la posicin recta.

FUERZAS ACTUANDO SOBRE LA PALA(4) Resultante La combinacin de la fuerza centrifuga y la sustentacin creada causa el coneo de las palas. Un poco de coneo es normal en cualquier sistema de rotor pero coneo excesivo puede causar problemas.

RESULTANTE DE FUERZA CENTRIFUGA Y SUSTENTACIONc. Causas de un coneo excesivo. D-18 (1) RPM bajas prdida de la fuerza centrifuga. (2) Peso bruto alto se necesita mas sustentacin para levantar la carga. (3) Maniobras que aumentan la fuerza de gravedad G se necesita mas sustentacin. (4) Turbulencia Rfagas de aire ascendiente aumentan el ngulo de ataque, el cual aumenta el coeficiente de sustentacin el cual aumenta sustentacin. d. Efectos del coneo excesivo. (1) Prdida de sustentacin total disponible debido a la prdida del rea del disco del rotor. (2) Tensin en las palas y rotura de las mismas. NOTA: El sistema del rotor semirigido generalmente tiene las palas preconeadas (2.75grds) J. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 10:

ACTIVIDAD: El estudiante identificara el propsito de la torsin de las palas. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Torsin de las palas. Las palas de los helicpteros son torcidas primordialmente para igualar la sustentacin a lo largo de la envergadura.

DISTRIBUCION DE SUSTENTACION EN PALAS TORCIDAS VERSUS PALAS SIN TORSIONb. Pala plana La distribucin de sustentacin en esta clase de pala debido a la alta velocidad y la alta sustentacin en la punta ocasionara deflexin excesiva. c. Distribucin de sustentacin en una pala ahusada. d. Distribucin de sustentacin en una pala torcida. (1) Es el tipo de pala que se utiliza en la mayora de los helicpteros hoy en da.

D-19 (2) El ngulo de incidencia positivo en el cubo es de aproximadamente + 5 grds. (3) El ngulo de incidencia negativo en la punta de la pala es de aproximadamente -1 o K. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 11 ACTIVIDAD: El estudiante identificara los principios giroscpicos y su aplicacin al vuelo de ala rotatoria. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Principios giroscpicos aplicados a la rigidez La rigidez es proporcional a la masa y la velocidad del rotor.

b. Presesin giroscpica es el fenmeno giroscpico en el cual una fuerza aplicada a un giroscopio reacciona inclinndose posteriormente 90 grds en la direccin de la rotacin. c. Retraso de fase comnmente confundido con presesin giroscpica. Retraso de fase es el medio mecnico de aplicarle una fuerza en el punto 90 grds antes del punto deseado de la inclinacin, en otras palabras se le aplica la fuerza mecnica (retraso de fase) a las 3 sentido horario para que tome efecto (presesin giroscpica) a las 12. d. ambos trminos, retraso de fase y presesin giroscpica, son aplicados para identificar el mismo fenmeno. Lo que debemos recordar es que uno es la aplicacin mecnica y el otro es el producto de esta aplicacin.

L. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 12 ACTIVIDAD: El estudiante identificara los factores que afectan el viento relativo. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. D-20 NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. Viento Relativo el viento relativo es el flujo de aire paralelo a y opuesto al paso de vuelo de un perfil. NOTA: Dibuje los siguientes vientos relativos en la pizarra. Refirase al dibujo en las notas del estudiante. a. Viento relativo rotacional o tangente. (1) El viento creado por el movimiento de las palas del rotor. (2) Golpea el borde de ataque de las palas a 90 grds. (3) Constantemente cambiara de direccin en direccin de rotacin del sistema del rotor. (4) La velocidad ser mxima en la punta del rotor y disminuir hacia el mstil donde la velocidad ser cero (en vuelo estacionario).

(5) Velocidades tpicas de las puntas del rotor.

NOTA: Pausa para preguntas. b. efecto del flujo inducido. Cuando el sistema del rotor crea el flujo de aire descendiente. Cuando crea un componente de viento relativo que debe ser sumado en forma vectorial al viento relativo rotacional para obtener el viento relativo resultante. (1) Cuando el sistema del rotor pasa por el aire, esto crea un flujo de aire descendiente. Cuando el aire es perturbado por el paso de las palas en un punto en el espacio, el aire es acelerado hacia abajo hasta que alcanza una velocidad que depende de las condiciones del sistema del rotor (i.e. efecto de tierra). (2) Vrtices de las puntas del rotor se reducen en efecto de tierra aumentando el rea que produce sustentacin.

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c. Efectos de la velocidad area. (1) Pala que avanza. (a) la velocidad area se suma a la velocidad rotacional de la pala que avanza. (b) La mayor velocidad ocurrir en la posicin numero 3 (c) sume la velocidad de vuelo a la velocidad rotacional sobre la envergadura de la pala que avanza. En el mstil, donde la velocidad es cero en un vuelo estacionario, la velocidad es igual a la velocidad del helicptero. (2) Pala que retrocede. (a) La velocidad se le resta a la velocidad rotacional de la pala que retrocede. (b) La menor velocidad ocurrir en la posicin numero 9. (c) Disminuye la velocidad rotacional a travs de la envergadura de la pala que retrocede. (d) Produce tres reas de no sustentacin en la pala que retrocede. (3) Cuando las palas se encuentran en la posicin de la nariz y el rotor de cola el viento relativo translacional casi no tiene efecto, el viento relativo rotacional permanece el mismo todo alrededor de la rotacin ya que este solamente se calcula a base de las RPM del rotor. Ahora, en

D-22 El viento relativo translacional la velocidad de translacin (velocidad area o direccional) tiene efectos diferentes alrededor de la rotacin.

(4) Desarrollo de las reas de sustentacin alrededor del sistema del rotor en vuelo (a) Pala que retrocede 1. rea de flujo inverso. 2. rea de prdida negativa. 3. rea de sustentacin negativa. 4. rea de sustentacin positiva. 5. rea de perdida positiva. (b) La pala que avanza contrario a la que retrocede, produce sustentacin en su totalidad. (c) Como la sustentacin varia al cuadrado de la velocidad, parece que la pala que avanza esta produciendo ms sustentacin que la pala que retrocede. Adicionalmente, hay tres reas de no sustentacin en la pala que retrocede. Esta diferencia aparente en sustentacin se conoce como disimetra de sustentacin.

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M. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 13 ACTIVIDAD: El estudiante identificara la definicin y los factores que afectan disimetra de sustentacin. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. Disimetra de sustentacin, por definicin es la diferencia en sustentacin entre la pala que avanza y la que retrocede en in rotor. a. La causa primaria de disimetra de sustentacin es la diferencia del flujo del aire a travs de la pala que avanza y la que retrocede en el sistema del rotor. b. Esta diferencia de sustentacin ocasionara que el helicptero estuviera incontrolable. Tiene que haber una medida de compensacin, para corregir o eliminar la desigualdad de sustentacin. c. Correcciones. (1) Aleteo de las palas (Diseo Aerodinmico). El sistema de rotor compensa automticamente por disimetra de sustentacin, sin que el piloto interfiera. A travs del aleteo de las palas. NOTA: Demuestre el aleteo con el modelo del sistema del rotor si hay uno disponible o use la pizarra para explicar. (a) Cuando la velocidad del viento relativo de la pala que avanza aumenta, la pala gana sustentacin y empieza aletear hacia arriba. (b) Su mximo aleteo hacia arriba se encuentra en la posicin del reloj de las 3, donde la velocidad del viento es mxima. El movimiento del aleteo hacia arriba crea un flujo de aire descendente a travs de la pala. Esto tiene el mismo efecto que si se aumentara la velocidad del flujo de aire de la pala. Este aleteo hacia arriba cambia el viento relativo de tal manera que el ngulo de ataque es reducido lo que tambin reduce la sustentacin. (c) Cuando la velocidad del viento relativo de la pala que retrocede disminuye, la pala pierde sustentacin y empieza aletear hacia abajo. Su mximo aleteo hacia abajo se encuentra en la posicin del reloj de las 9, donde la velocidad del viento es mnima. La velocidad del aleteo hacia abajo crea un flujo ascendente a travs de la pala. Esto tiene el mismo efecto que si se disminuyera la velocidad del flujo de aire de la pala. Este aleteo hacia abajo cambia el viento relativo de tal manera que el ngulo de ataque es aumentado, lo cual aumenta la sustentacin. (d) El resultado neto ser un equilibrio en los dos lados del sistema del rotor. (e) Debido al retraso de fase la pala que avanza llega a su desplazamiento de aleteo mximo hacia arriba 90 grds despus de su velocidad de aleteo mximo hacia arriba. Porque la velocidad de mximo aleteo hacia arriba ocurre en la posicin nmero 3, el desplazamiento mximo hacia arriba es en la Posicin nmero 12, sobre la nariz del helicptero. De la misma manera, por que la velocidad mxima de aleteo hacia abajo es en la posicin nmero 9, el desplazamiento mximo de aleteo hacia abajo es en la posicin nmero 6 sobre la cola. (f) Cuando ha ocurrido el aleteo para compensar por disimetra de sustentacin, la actitud del sistema de rotor se inclina hacia atrs (retorno al aire). Como esto ocasiona que la velocidad disminuya, tiene que haber otro mtodo para compensar la disimetra de sustentacin que permita el piloto controlar la actitud del helicptero y el disco del rotor. Esto se lleva a cabo por el cambio de paso del cclico. D-24

(2) cambio de paso cclico. (a) En vuelo estacionario sin viento, se produce sustentacin igualmente a travs del sistema del rotor. El ngulo de ataque y el ngulo de incidencia son iguales en todo el sistema del rotor (sin tomar en consideracin tendencia transnacional). El disco del rotor es paralelo con el horizonte. (b) Para desarrollar una fuerza de empuje, el sistema del rotor debe ser inclinado en la direccin del movimiento deseado. (c) Un movimiento del cclico hacia delante disminuye el ngulo de paso de las palas y el ngulo de ataque en la posicin nmero 3; a consecuencia, la sustentacin en la posicin nmero 3 es disminuida. La disminucin de sustentacin en la posicin nmero 3 causa que la pala aletee hacia abajo, alcanzando su mxima velocidad de aleteo hacia abajo en la posicin nmero 3. Debido a presesin giroscpica, la pala alcanza su desplazamiento mximo hacia abajo sobre la nariz del helicptero. (d) Un movimiento del cclico hacia delante aumenta el ngulo de incidencia en las palas y por consiguiente el ngulo de ataque en la posicin nmero 9; a consecuencia la sustentacin en la posicin nmero 9 es aumentada. El aumento de sustentacin en la posicin nmero 9 causa que la pala aletee hacia arriba, alcanzando su velocidad de aleteo mximo hacia arriba en la posicin nmero 9. Debido a presesin giroscpica, la pala alcanza su desplazamiento mximo hacia arriba sobre la cola del helicptero. (e) Cuando el sistema del rotor se inclina hacia delante con el cclico, se crea un componente de sustentacin horizontal (empuje) y la velocidad del helicptero aumenta. Las palas empiezan a aletear para contrarrestar la disimetra de sustentacin. Debido a presesin giroscpica (accin aerodinmica), el aleteo mayor hacia arriba se manifiesta en la nariz y el aleteo mayor hacia abajo ser manifestado en la cola del helicptero. Esto resulta en el disco del rotor al ser inclinado mas hacia atrs subiendo la nariz del helicptero, reduciendo el vector de empuje y reduciendo velocidad. Para prevenir esto, el aviador aplica cclico hacia delante para inclinar el disco del rotor hacia delante cuando sienten que la nariz del helicptero se inclina hacia atrs. (f) Esta combinacin de aleteo y el cambio del paso del cclico mantienen la simetra de sustentacin y la actitud deseada del sistema del rotor y del helicptero. (3) Diseo del helicptero para reducir el aleteo. (a) La inclinacin del sistema de rotor reduce aleteo aun mnimo durante vuelo de crucero. (b) El elevador sincronizado, estabilizadores, estabilizadores horizontales etc. Ayudan a mantener la actitud deseada para reducir aleteo. (c) En resumen, las dos maneras para compensar la disimetra de sustentacin son el cambio de paso cclico y el aleteo de las palas. Sin embargo, la forma primordial de compensar por disimetra de sustentacin en vuelo de crucero es el cambio de paso cclico (conocido tambin como abanderamiento cclico). N. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 14: ACTIVIDAD: El estudiante identificara la reaccin de torque y los factores afectando la actitud y reacciones del helicptero debido al mismo. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Reaccin de torque. D-25

(1) La tendencia del fuselaje a girar en sentido contrario del sistema del rotor. (2) La tercera ley de Newton nos dice que para cada accin hay una reaccin igual en magnitud y opuesta en direccin. La potencia de la turbina de los helicpteros norteamericanos causa que el rotor de vueltas en sentido contra de las manecillas del reloj cuando este se ve desde arriba. La reaccin causa que el fuselaje gire hacia la derecha o en sentido horario. El grado de la guiada hacia la derecha es directamente proporcional a la potencia aplicada. (3) Durante la correccin antitorque en helicpteros de rotor principal sencillo el rotor de cola produce empuje en la direccin opuesta de la reaccin del fuselaje al sistema del rotor. Esta cantidad de empuje producida por el rotor de cola es controlada por los pedales antitorque. b. tendencia translacional o deriva del helicptero causada por el rotor de cola. El helicptero tiene la tendencia a trasladarse (derivar) en la direccin del empuje del rotor de cola (hacia la derecha). (1) Esta tendencia es causada por el intento de cancelar un momento giratorio con un momento y una fuerza (empuje). (2) Corregida por la inclinacin del sistema de rotor principal hacia la izquierda lograda por: (a) El ajuste de sistema de control cclico. (b) la aplicacin del cclico hacia la izquierda, el mtodo usado en casi todos los helicpteros norteamericanos. (c) Inclinacin de la transmisin hacia la izquierda. (d) Aparatos mecnicos o electrnicos.

c. Efectos de la actitud en vuelo de rodaje (rotores colgantes). (1) Cuando el cclico se aplica hacia la izquierda para contrarrestar la tendencia translacional hacia la derecha, la fuerza del rotor principal es aplicada hacia la izquierda. (2) Porque la fuerza del rotor principal hacia la izquierda es mayor en altura que la fuerza hacia la derecha del rotor de cola, se produce un movimiento de rotacin. D-26

(3) esto ocasiona que el helicptero este en vuelo estacionario con el patn izquierdo bajo. Ser mas pronunciado con el rotor de cola bajo en vuelo estacionario. Esto se exagera por la inclinacin del mstil 5 grds hacia delante en relacin con el fuselaje. (4) En el sistema articulado, el plano de rotacin es inclinado hacia la izquierda para proveer la fuerza hacia la izquierda. Las bisagras fuera de lnea tienden alinear el mstil del sistema del rotor con el plano de rotacin, el cual inclina el fuselaje a la izquierda, dando la misma actitud del patn izquierdo bajo.

d. Correccin para el helicptero con dos rotores. (1) Los dos sistemas de rotores rotan en direcciones opuestas lo que cancela casi todo el efecto de torque. En el CH47 el rotor del frente gira en sentido contra horario; sin embargo el rotor de atrs gira en sentido horario. (2) Como el rotor de atrs produce mas empuje en un vuelo nivelado que el rotor delantero, esto causa una tendencia del fuselaje a girar o tener guiada hacia la izquierda. Esto puede ser corregido aplicando pedal derecho el cual ocasiona que el rotor delantero se incline hacia la derecha y ocasiona que el rotor trasero se incline hacia la izquierda. O. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 15: ACTIVIDAD: El estudiante identificara la definicin y los factores que afectan sustentacin translacional. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Sustentacin translacional. (1) sustentacin translacional es aquella sustentacin adicional obtenida por el aumento en eficiencia del sistema del rotor con velocidad area obtenida por el vuelo horizontal o por el vuelo estacionario contra el viento. (2) Cuando la velocidad del aire aumenta, el helicptero empieza a dejar atrs el flujo del aire turbulento, el viento relativo entra al sistema del rotor ms horizontal y resulta en lo siguiente: (a) La reduccin del flujo inducido causa que el ngulo de ataque aumente sin ningn aumento en el ngulo de las palas. Esto resulta en un aumento en sustentacin y una reduccin en la resistencia inducida. La reduccin en resistencia inducida resulta en un vector de sustentacin ms vertical para cada pala del rotor.

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(b) Sustentacin translacional efectiva (STE) ocurre a una velocidad entre 16 a 24 nudos STE es el momento cuando el helicptero ha dejado todo el aire turbulento atrs y esta trabajando en aire limpio. El rotor principal y el rotor de cola se encuentran en el aire limpio, resultando en los dos rotores se hagan mas efectivos y la resistencia inducida se reduce rpidamente. P. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 16: ACTIVIDAD: El estudiante identificara la definicin y los factores que afectan flujo transverso. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203.

EFECTO DE FLUJO TRANSVERSOa. Flujo transverso es una condicin en la cual la resistencia en la parte trasera del disco del rotor aumenta causada cuando el flujo de aire entra a un ngulo ms vertical en la parte trasera del disco del rotor. b. Causas. (1) La inclinacin del disco hacia delante y el coneo causa que la pala que pasa sobre la nariz de la aeronave sea ms horizontal que la que pasa sobre la cola. (2) El movimiento del cclico para mover el disco del rotor no ha cambiado el ngulo de paso de la pala que pasa por la nariz o por la cola. (3) El rotor mueve el aire hacia abajo cuando este pasa sobre el disco del rotor. La porcin trasera del disco tiene ms tiempo para actuar sobre el aire aumentando de esta manera la velocidad hacia abajo. (4) El efecto total es que el aire que pasa sobre la parte trasera del disco del rotor tiene un flujo inducido ms alto y ms vertical que el aire que esta pasando sobre la parte delantera del disco del rotor. A consecuencia la pala sobre la nariz tiene un ngulo de ataque mayor el cual produce ms sustentacin que la pala sobre la cola.

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(5) La pala sobre la nariz responde aleteando hacia arriba debido al aumento de sustentacin. Debido al retraso de fase, el desplazamiento mximo de aleteo hacia arriba ocurrir en la posicin de las 9. (6) La pala sobre la cola responde aleteando hacia abajo debido a la disminucin en sustentacin. Debido al retraso de fase, el desplazamiento mximo del aleteo hacia abajo ocurrir a las 3. c. Efecto. (1) Debido a la perdida de sustentacin en la parte trasera del disco del rotor y debido a la presesin giroscpica, el helicptero tendr la tendencia de inclinarse hacia la derecha la cual debe ser corregida con la aplicacin del cclico hacia la izquierda. (2) El aumento de resistencia en la parte trasera del disco del rotor causara vibraciones que son sentidas por el piloto cuando cada pala pasa por la cola. Esta vibracin es ms notable se pasa por una velocidad entre 10 a 20 nudos. d. Gama de velocidad. Aunque hay una diferencia del flujo descendente entre la parte delantera y la parte trasera del disco del rotor a cualquier velocidad, la diferencia mayor ocurre antes de (acelerando) y despus de salir del efecto (desacelerando) de sustentacin translacional efectiva. Q. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 17: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las caractersticas de la autorrotacin y las reas de la pala asociadas con la misma. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Una autorrotacin es el trmino que se usa para la condicin de vuelo durante la cual la turbina no proporciona potencia y el rotor principal se impulsa solamente por la accin del viento relativo. Este es el mtodo por el cual el helicptero se puede aterrizar en caso de una falla del motor o del rotor de cola. Las transmisiones son diseadas para permitir que el rotor principal gire libremente en su sentido original cuando falle el motor. b. Requisitos. (1) El rotor tiene que estar desenganchado de la turbina. (2) hay que bajar el colectivo para que el ngulo de ataque no sea tan excesivo que disminuyan las RPM. c. Tipos. (1) Mnimo rgimen de descenso. Para cada nave hay una velocidad que resultara en el mnimo rgimen de descenso. Los valores se determinan a base de vuelo de pruebas. Estos valores son publicados en el manual del operador de cada helicptero y estos valores estn cercanos a la velocidad de resistencia mnima. (2) Distancia mxima de planeo. Esta velocidad es la que produce mayor distancia, esta es mayor que la velocidad de mnimo rgimen de descenso y causar un aumento en el rgimen de descenso si es utilizada. Esta velocidad se utiliza para lograr la mayor distancia de planeo y es derivada de vuelos de prueba. Estos valores son publicados en el manual del operador de cada helicptero y estos valores estn cercanos a la velocidad de mximo alcance. D-29 d. regiones de las palas durante autorrotacin.

(1) Regin de prdida (a) Es aquella regin que consta del 25% del radio interno de la pala. (b) Opera en un ngulo mayor que el de ataque critico (perdida). (c) Contribuye poca sustentacin pero alguna resistencia rotacional. (2) Regin de impulso (propulsora o autorrotativa). (a) Es aquella regin de la pala entre aproximadamente 25% y 70% (45% del radio de pala). (b) Opera a un ngulo de ataque comparativamente alto. (c) la fuerza total aerodinmica resultante esta inclinada levemente hacia delante del eje de rotacin. (d) La inclinacin de la fuerza total aerodinmica suple empuje horizontal en la direccin de rotacin, que tiende aumentar las RPM durante la autorrotacin. (3) Regin impulsada (propulsada o de hlice). (a) Es aquella porcin de la pala fuera del 70% del radio, en otras palabras, consta del 30% del radio exterior junto a las puntas de las palas. (b) Opera a un ngulo de ataque levemente menor que el de la regin de impulso. (c) Como el viento relativo tiene mayor velocidad, esta regin provee la mayor parte de la sustentacin vertical para oponer al peso. (d) La inclinacin causa resistencia horizontal, opuesta al sentido de rotacin el cual tiende a disminuir las RPM. e. Mantenimiento de las RPM (1) Durante autorrotacin, la resistencia rotacional y el empuje de las diferentes regiones se igualan a ciertas RPM y se produce un vuelo estabilizado. (2) las RPM en que todo esto ocurre dependen de la posicin del colectivo. (3) Si cualquier fuerza externa altera el equilibrio de fuerzas entre las regiones, el equilibrio se restaurara por si mismo si el ngulo de ataque se mantiene o el piloto no cambia la posicin del colectivo. (4) un exceso de RPM puede ser controlado por un aumento del paso colectivo. (5) Bajas RPM pueden ser aumentadas por la aplicacin del cclico hacia atrs pero perder velocidad. Las RPM tambin pueden ser aumentadas al ejecutar un viraje, pero el rgimen de descenso aumentara rpidamente.

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R. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 18: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las causas de efecto de tierra. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203.

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a. Efecto de tierra es una condicin de sustentacin mejorada debido a la interferencia del flujo del aire que se encuentra durante un vuelo estacionario cerca de la tierra. b. Causas. (1) la reduccin de la velocidad del flujo inducido. Como la tierra interfiere con el flujo de aire debajo del helicptero, todo el flujo es alterado. Esto reduce la velocidad hacia abajo del flujo inducido. El resultado es menos resistencia inducida y un vector vertical de sustentacin ms grande. La sustentacin necesaria para mantener el helicptero en vuelo estacionario se produce con un ngulo de incidencia menor y la potencia necesaria se reduce por la extensin del vector de sustentacin. (2) La reduccin de los vrtices en las puntas de las palas. Cuando se esta operando en efecto de tierra, el flujo de aire hacia abajo y hacia fuera tiende a restringir la generacin de vrtices. Esto hace las puntas de las palas ms efectivas y reduce la turbulencia total del sistema causado por la ingestin y circulacin de los torbellinos de los vrtices.

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c. Resultados

(1) El viento relativo resultante se pone ms horizontal. (2) el vector de sustentacin se pone ms vertical. (3) se reduce la resistencia inducida. d. Alturas efectivas. (1) Desde la altura equivalente de 1 a 1 de dimetro del disco del rotor hacia abajo, la eficiencia aumentara mientras ms cerca del suelo. (2) La eficiencia sigue aumentando con alturas ms bajas, con la eficiencia siendo mayor a la altura mas baja que se pueda volar. e. El efecto de tierra es ms pronunciado sobre superficies duras, abiertas y lisas, reducido sobre superficies de terreno escabroso y blando (grama alta y reas confinadas). S. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 19: ACTIVIDAD: El estudiante identificara la definicin y los factores que afectan hundimiento con potencia. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203.

ESTADO DE ANILLOS DE VORTICE a. Hundimiento con potencia es un estado del vuelo propulsado en que el helicptero desciende en su propia deflexin de aire hacia abajo (su propio flujo). b. Velocidad inducida durante vuelo estacionario. La magnitud de la velocidad del flujo inducido es mayor en las puntas de las palas y disminuye hacia el mstil. D-33 c. variaciones en la velocidad del flujo inducido antes del estado de anillos de vrtices.

(1) Si el helicptero empieza a hundirse, una velocidad hacia arriba ser sobre impuesta a la velocidad del flujo inducido. (2) como el aire hacia arriba a travs del rotor es uniforme, su efecto se sentir primero en el mstil. d. estado de anillos de vrtice. (1) Si el helicptero sigue descendiendo sin velocidad suficiente, entra en el estado de anillos de vrtices. (2) Hay una porcin de empuje positivo en la parte de afuera del rotor y un rea de empuje negativo hacia el centro del rotor. (3) Si no se corrige, puede surgir un alto rgimen de descenso. e. Condiciones necesarias. La siguiente combinacin de condiciones le puede causar hundimiento con potencia. (1) Un descenso vertical o casi vertical con un rgimen de descenso alto; por lo menos 300 ppm. La velocidad vertical actual depende de las siguientes variables. (a) Peso bruto (b) RPM del motor (c) altitud densimetrica. (2) El sistema del rotor tiene que estar utilizando entre 20 a 100% de la potencia de la turbina. (3) Prdida de sustentacin transnacional efectiva (aproximadamente 10 nudos o menos). f. Sntomas. (1) Rgimen de descenso alto con poca velocidad area (por lo menos 300 pies por minuto). (2) Alto consumo de potencia. (3) Perdida de eficiencia en el colectivo. (4) Vibraciones. g. Acciones para corregir. (1) Establezca vuelo direccional (2) Baje el colectivo para reducir el ngulo de incidencia y as reducir el flujo inducido. (3) aumente las RPM, si han bajado. Esto aumentara la sustentacin y eficiencia de las palas. (4) aplique pedal derecho, as utilizara menos potencia. h. situaciones que pueden ocasionar hundimiento con potencia. D-34 (1) Tratando de hacer vuelo estacionario sobre el limite de techo de la aeronave.

(2) Tratando de hacer vuelo estacionario dentro de los lmites de altura de vuelo estacionario de la aeronave sin mantener control preciso de la altura. (3) durante aproximaciones empinadas en la que la velocidad area se permite bajar hasta cero. (4) Vuelo de formacin donde el helicptero cae bajo la turbulencia ocasionada por los vrtices producidos por otro helicptero. T. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 20: ACTIVIDAD: El estudiante identificara la definicin y los factores que afectan volteo dinmico. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203.

a. Volteo dinmico. El helicptero es susceptible a una tendencia de volteo lateral. Es una condicin de vuelo donde: (1) El rgimen de volteo ha excedido la capacidad de los controles del helicptero para contrarrestarlo. (2) Uno de los patines o ruedas esta en contacto con la superficie como punto de pivote. (3) Se ha excedido el ngulo crtico de la aeronave. b. Volteo dinmico puede suceder en superficie llana o nivelada. Sin embargo, hay ms posibilidades de que ocurra y es ms peligroso en aterrizajes en declives o durante el despegue o aterrizaje con viento cruzado. Todo helicptero tiene un ngulo critico de volteo que al excederse no existe la posibilidad de recuperarse. Si se excede el ngulo crtico de volteo, el helicptero se volteara aun cuando se hayan hecho correcciones con el cclico. El rgimen de movimiento del volteo tambin es crtico. A medida que aumenta el rgimen de volteo, se reduce el ngulo crtico de volteo a que la recuperacin es aun posible. Segn la clase de helicptero, el ngulo crtico de volteo puede variar segn el patn o rueda que toque la superficie (punto de pivote), con el componente de viento cruzado, con las compensaciones laterales del centro de gravedad y con las aplicaciones del pedal izquierdo para corregir la demanda del torque (sistema de rotor sencillo). c. Razones. D-35 (1) Ambientales declives, terreno duro o blando, viento cruzado.

(2) Nave Peso bruto alto, tren de aterrizaje angosto, sistema del rotor limitado en el aleteo, empuje del rotor de cola. (3) Piloto Falla en controlar el rgimen de volteo, aumento o disminucin del colectivo bruscamente, falla de coordinar el movimiento del cclico y el colectivo y mala colocacin del centro de gravedad lateral. d. Caractersticas. (1) El volteo dinmico empieza cuando el helicptero tiene nada ms un patn en el piso. Dicha parte del tren de aterrizaje se convierte en un punto de pivote. Al suceder esto, el control cclico reacciona mas lentamente y con menos eficiencia que cuando el helicptero se encuentra en vuelo estacionario. Este patn puede convertirse en un punto de pivote por varios motivos, el aviador causa la mayora de estos. El patn puede engancharse en objetos que se proyectan desde la superficie de aterrizaje, tales como una lamina de acero doblada y se puede atascar en asfalto blando o fango. Si el helicptero esta en un declive a consecuencia de alguna tcnica indebida de aterrizaje o despegue, parte del tren de aterrizaje tambin se puede convertir en un punto de pivote, el volteo dinmico puede ocurrir cuando las medidas de correccin que el aviador tome sean errneas. (2) El rotor de cola puede aumentar esta tendencia al volteo si el cclico no se aplica debidamente para contrarrestar el empuje lateral del rotor de cola. El viento cruzado tambin puede contribuir a que haya un volteo, ocasionando derivas laterales o haciendo que el ngulo de inclinacin lateral de la aeronave sea ms abrupto que el necesario para aterrizar en el declive. (3) Mover el colectivo suavemente y moderadamente quizs sea la forma ms eficaz de detener el movimiento de volteo. El colectivo no debe cambiarse tan rpidamente que provoque en choque entre el fuselaje y las palas del rotor. Si el helicptero se haya en un declive y el volteo comienza hacia el lado cuesta arriba, reducir el colectivo muy rpidamente puede ocasionar que se produzca un rgimen alto de volteo en el sentido opuesto. Si la reduccin del colectivo hace que la rueda o patn cuesta abajo choque abruptamente con el suelo, el rgimen de movimiento puede ocasionar un volteo o giro alrededor del tren de aterrizaje cuesta abajo. (4) Al realiza maniobras con un patn o tren de aterrizaje en el suelo, el aviador debe mantener el helicptero compensado, especialmente en la parte lateral. El control se conserva si el aviador mantiene la compensacin, no permite que los regimenes laterales de volteo sean rpidos y evita que el ngulo de inclinacin lateral exceda el ngulo crtico de volteo del helicptero. El aviador tiene que despegar suavemente, cambiando ligeramente el paso, balanceo y guiada. Se debe evitar los momentos sin compensacin. e. Tipos de movimiento. (1) El volteo cuesta arriba se origina cuando el aviador aplica el cclico excesivamente hacia el declive. Es posible que el patn cuesta abajo se eleve lo suficiente para exceder los lmites laterales del control cclico cuando el patn cuesta arriba esta sobre el declive durante el aterrizaje o despegue, lo cual origina un movimiento de volteo cuesta arriba. (2) El aviador tendr que coordinar los controles del cclico, colectivo y pedales para evitar este tipo de volteo. f. Procedimiento para evitar volteo dinmico. (1) Mantenga un punto de referencia para que le indique cuando se esta produciendo el volteo. (2) haga movimiento de los controles con suavidad y con calma. D-36 (3) Mantenga coordinacin del movimiento del cclico y el colectivo.

ADVERTENCIA: Cuando este conduciendo cualquier maniobre con un patn o una rueda en el suelo, se debe tomar mucha precaucin para mantener la nave alineada con el punto de aterrizaje y en especial lateralmente. PRECAUCIN: Cuando se despega suavemente y el empuje del rotor de cola contribuye al momento del volteo sin correccin con el cclico, el ngulo critico de volteo puede ser excedido en menos de 2 segundos. g. Prevencin. (1) Prevencin del volteo cuesta arriba durante el despegue. Las caractersticas del volteo cuesta arriba pueden presentarse durante el despegue. El volteo cuesta arriba resulta de la aplicacin excesiva del cclico para que el tren de aterrizaje cuesta arriba se mantenga sobre el declive. Si el colectivo se aplica indebidamente, entonces la aeronave gira rpidamente alrededor del eje longitudinal del tren de aterrizaje cuesta arriba hasta voltear. Para impedir el volteo cuesta arriba, el aviador tiene que elevar con cuidado a una posicin horizontal el lado del helicptero que se halla cuesta abajo, colocando al mismo tiempo el cclico en neutral. Una vez que el cclico este en neutral y el tren de aterrizaje cuesta arriba no tenga ninguna presin lateral, el aviador puede despegar verticalmente, establecer el vuelo estacionario y entonces despegar normalmente. (2) Prevencin del volteo cuesta abajo durante el aterrizaje. El volteo cuesta abajo tiene lugar cuando el helicptero se inclina sin poder controlarse con el cclico debido a la pendiente del declive. Si en el declive (condiciones de viento o centro de gravedad) no se puede establecer el control cclico lateral, el mstil inclina el rotor cuesta abajo. La sustentacin resultante del rotor tiene un componente cuesta abajo, aun cuando el cclico se aplica completamente cuesta arriba. Para impedir el volteo cuesta abajo durante el aterrizaje, el aviador desciende lentamente y verticalmente hasta que el tren de aterrizaje cuesta arriba toque el suelo ligeramente. El aviador hace una pausa y controla el rumbo firmemente al observar lateralmente los puntos de referencia horizontales. Entonces baja el tren de aterrizaje cuesta debajo de una manera lenta y cuidadosa empleando con mesura el control del paso colectivo. A medida que la palanca cclica se acerca al tope lateral, el aviador hace una pausa para comparar la distancia que falta con lo que le queda del recorrido controlado lateralmente (los limites se indican en el manual del operador correspondiente). Si parece que el cclico causara que la parte delantera del patn o rueda cuesta arriba toque prematuramente, el aviador se detiene antes de que el tren de aterrizaje cuesta abajo se halle firmemente en el suelo. Levanta el helicptero a una actitud horizontal y aborta el aterrizaje en el declive. El aviador despega y recorre unos pies de distancia a fin de hacer otro intento en un declive menos inclinado. U. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 21: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las causas del golpeteo del mstil. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. Golpeteo del mstil en el sistema semirigido ocurre cuando los topes estticos del rotor principal hacen contacto con el mstil. En el sistema de topes estticos no elastomeritos, contacto con el mstil durante condiciones estticas es permisible ya que estos son moldeados de una manera que durante contacto normal, no ocasionara dao al mstil. En comparacin, durante el vuelo, estos ocasionaran un dao al mstil con consecuencias fatales. Casi todas las aeronaves equipadas con topes elastomericos cuentan con una proteccin en contra de esta clase de dao cuando los topes tienen contacto con el mstil. Solamente en casos completamente extremos hay dao en el mstil cuando los topes elastomericos tienen contacto con el mstil. D-37 b. Las causas por las cuales los top0es pueden hacer contacto con el mstil son:

(1) Aleteo excesivo (2) aterrizajes en terrenos inclinados (3) arranques y apagados (4) Reduccin rpida de colectivo luego de una falla de turbina o falla de empuje del rotor de cola. (5) Maniobras de G negativos. c. Efectos. (1) Dao al mstil (2) separacin del rotor principal. d. Correcciones recobrar el empuje del rotor principal aplicando el cclico hacia atrs suavemente. V. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 22: ACTIVIDAD: El estudiante identificara las causas de perdida de sustentacin. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203. a. La perdida de sustentacin es causada por ngulos de ataque excesivos entre 15 y 20 grados dependiendo del tipo de aeronave. Estos ngulos exceden el ngulo mximo para la produccin de sustentacin por un perfil especfico. b. la correccin para la perdida de sustentacin se basa en la reduccin del ngulo de ataque lo que reduce el ngulo crtico en el cual el perfil se encuentra durante la perdida. c. Perdida de la pala que retrocede. (1) La pala que retrocede esta operando a una velocidad de viento relativo mas lenta que la pala que avanza. Un ngulo de ataque ms alto es aplicado a la pala que retrocede para compensar por la disminucin en velocidad del viento relativo y para igualar la sustentacin de la pala que avanza. (2) La pala empieza a entrar en perdida cuando el ngulo de ataque excede el ngulo crtico. (3) Los efectos de perdida sern sentidos por una vibracin y sacudida en la parte trasera debido a presesin giroscpica. Esto hace que el helicptero voltee hacia la izquierda y cabecee hacia arriba. (4) Factores contribuyentes a prdida de la pala que retrocede. (a) Velocidad area excesiva. (b) Cualquier condicin que ocasione que el sistema del rotor opere a ngulos de ataque altos y que hagan que el sistema no pueda controlar o tenga poca latitud para controlar la disimetra de sustentacin y que la perdida ocurra a velocidades bajas. Estos factores incluyen: D-38

1. Peso bruto muy alto.

2. Altitud densimetrita muy alta. 3. Turbulencia (rfagas hacia arriba) 4. Maniobras que envuelven el aumento de fuerzas G. 5. RPM del motor muy bajas. (5) Sntomas de prdida de la pala que retrocede.

PERDIDA DE LA PALA QUE RETROCEDE (a) Vibraciones anormales de 2:1 (b) La nariz de la nave sube (cabeceo hacia arriba). (c) La nave tiende a voltearse hacia el lado de la perdida de sustentacin, hacia la izquierda. (d) Prdida de control de la aeronave. (6) Correcciones necesarias. D-39 (a) Reduzca el colectivo. Esta accin reducir el ngulo de ataque, reduce la velocidad del helicptero y aumenta las RPM.

(b) Ajuste los controles para un vuelo normal. (c) Limite sus maniobras. (d) descienda a una altitud mas baja si desea volar a velocidades ms altas. W. OBJETIVO DE APRENDIZAJE # 23 ACTIVIDAD: El estudiante identificara los efectos de compresibilidad en la pala que avanza. CONDICIN: Como aviador en un saln de clases. NORMAS: De acuerdo al FM 1-203.

a. Compresibilidad de la pala que avanza. El factor predominante en el flujo de aire de alta velocidad es la velocidad del sonido. La velocidad del sonido es el rgimen al cual las perturbaciones pequeas de presin se propagan por el aire. Esta velocidad de propagacin depende nicamente en la temperatura del aire. Porque la velocidad del aire se cambia cuando pasa sobre un perfil aerodinmico, el perfil no tiene que estar en movimiento a la velocidad del sonido para experimentar los efectos del flujo compresible (flujo transonico o supersnico). La velocidad del aire puede cambiar hasta un 25% en ngulos de ataque muy altos y as un perfil aerodinmico puede fcilmente obtener flujo supersnico en MACH. 75 o partes de la velocidad del sonido. b. Efectos. El coeficiente de resistencia se aumenta y se experimenta una disminucin de sustentacin. Esto resulta en lo siguiente: (1) Vibraciones que crecen ms y ms severas mientras esta regin se expande hacia adentro. (2) alto requisito de potencia para mantener RPM debido al aumento de resistencia y la disminucin en sustentacin. (3) Cabeceo de la nariz. El cambio de sustentacin en la posicin de las 3 resulta en aleteo sobre la nariz (debido a presesin giroscpica).

D-40 (4) Falla estructural de la pala debido a los momentos de torsin producidos.

c. Factores contribuyentes incluyen las dems condiciones que resultan en un alto ngulo de ataque. (1) Velocidades areas altas. (2) Alto peso bruto. (3) Baja densidad del aire (alta altitud densimetrica). (4) Maniobras de fuerzas G altas. (5) Turbulencia (6) Altas RPM del motor. (7) Temperaturas bajas. d. acciones correctivas. Cualquier accin que disminuya el ngulo de ataque o la velocidad area ayudara la situacin. Algunas tcnicas incluyen: (1) Reduzca cambio de paso bajando el colectivo, si es posible. (2) Reduzca RPM. (3) Reduzca la severidad de la maniobra. (4) Reduzca la velocidad area.

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