História do Helicóptero

 

O PIONEIRO BELL 47

Sua história é antiga e fascinante. Pode – se dizer que ele é o mais antigo dos engenhos voadores.

Suas primeiras aparições em forma de brinquedo surgiram três mil anos antes de Cristo, na China, o nobre berço das grandes invenções.

Apesar desses cincos de idade, a sua evolução tornou-se bem mais lenta que e de seu irmão mais novo, o avião. Não obstante essa primazia, somente em 1907, um ano depois de Santos Dumont e seu 14 Bis, é que o francês Paul Cornu, o primeiro homem a voar num engenho de asa rotativa, conseguiu se manter por alguns segundos fora do chão.

Devido, talvez, à sua menor complexidade ou porque a prioridade do homem, na ocasião , fosse a conquista das grandes distância e o enlace continental, o desenvolvimento do avião foi bem mais acelerado que o do Helicóptero.

Sua total aceitação só veio a acontecer depois da Segunda Guerra Mundial, quando a explosão demográfica das grandes cidades elevou-o como a única resposta para o transporte urbano.

A sua grande flexibilidade comprovou ser ele a ferramenta ideal para as operações militares, policiais, busca e salvamento, transporte de executivos e principalmente como apoio às plataformas de prospeção petrolífera localizadas em alto mar, totalmente dependentes dos seus serviços .

O seu surgimento no Brasil, entretanto, motivou-se pelas necessidades da pulverização agrícola. Em 1948, a empresa Socoprala, sediada em Orlândia, SP, comprou um pequeno Helicóptero Bell 47 D, equipado com motor Franklyn, que recebeu o prefixo PCH. O seu piloto, Renato Arens, treinado na fábrica, é considerado o primeiro piloto de Helicóptero brasileiro . A licença número 001, entretanto, pertence a Carlos Alberto Alves, que foi treinado, no mesmo ano, por Renato Arens.

Na década de cinqüenta chegam os primeiros Helicópteros Bell 47 para a Força Aérea Brasileira, destinados ao Grupo de Transporte Especial, sediado no Aeroporto Santos Dumont. Pouco depois, começam a chegar dos Estados Unidos os primeiros Helicópteros Bell e Sikorsky, que iriam equipar os Grupos de Aviação Embarcada e de Busca e Salvamento.

Mais tarde, com a sua implantação na aviação naval e, recentemente, na do Exército, o Helicóptero conquista finalmente o seu merecido espaço nas nossas Força Armadas .

Devido aos altos custos para o treinamento de pilotos civis, e ao pequeno fluxo dos de origem militar, o número de pilotos credenciados pelo DAC, até o final dos anos sessenta, era muito pequeno. Basta ver que o Cmte. Carlos Alberto recebeu o número 001 (1948), Dejair de Moraes a número 007 (1954), armando Vargas de Souza a número 019 em 1965.

Em dezessete anos dezenove pilotos: quase um por ano!

Atualmente, graças à iniciativa privada, às estatais, aos órgãos do governo e às Forças Armadas, pilotos e mecânicos brasileiros operam, com eficiência, regularidade e muita segurança, os quase seiscentos Helicópteros da nossa frota civil e militar.

Fonte: home.yawl.com.br

História do Helicóptero

Leonardo da Vinci foi o criador, em 1438, dos princípios básicos dos atuais helicópteros.

Em 1843, o inglês George Cayley, baseando-se num brinquedo chinês, construiu um modelo de helicóptero a vapor, com dois pequenos rotores co-axiais, que se ergueu do solo alguns metros mas era muito pesado para ser prático.

Durante o séc. XIX e primórdios do séc. XX, vários inventores auxiliaram, com seus esforços, a aplainar o caminho para as atuais realizações.

Em 1923, Juan de la Cierva y Codorníu, engenheiro e inventor espanhol, apresentou o autogiro, precursor do helicóptero. Realizando um vôo através do Canal da Mancha, em 1928, e da Inglaterra até a Espanha, em 1934.

A honra do primeiro vôo realmente bem sucedido com um helicóptero coube ao alemão Heinrich Focke.

O seu aparelho, o “Focke-Achgelis FW-61” estabeleceu, em 1937, vários recordes: vôo de uma hora e meia de duração, deslocamentos em todas as direções, subidas e descidas na vertical – tudo com estabilidade e controle satisfatório.

Em 1938 permaneceu a 11.000 pés de altitude por aproximadamente 80 minutos.

No entanto, o helicóptero emergiu realmente do embrião quando Igor Sikorsky viu coroadas de êxito suas experiências.

Apesar de haver realizado um vôo bem sucedido em 1939, com seu modelo “VS-300”, somente conseguiu preencher completamente os requisitos de um verdadeiro helicóptero em 1940.

Nos aparelhos construídos por Sikorsky, de 1939 em diante, na sua fábrica em Connecticut, E.U.A., baseiam-se quase todos os helicópteros conhecidos.

Dentre os muitos tipos experimentais construídos, é interessante assinalar o “Baumgartl PB61” construído no Brasil e que fez seu primeiro vôo em 1950.

Em 1982 o recorde de velocidade para um vôo de helicóptero ao redor do mundo foi feita por H. Ross Perot, Jr., e J.W. Coburn.

Eles voaram um Bell 206L LongRanger II ao redor da Terra a uma velocidade média de 34.4 milhas por hora.

O vôo levou 29 dias, 3 horas, 8 minutos, e 13 segundos para se completar.

Fonte: www.angelfire.com

História do Helicóptero

Características e Funcionamento

DESCRIÇÃO E FUNCIONAMENTO

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

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

MECANISMO DE ACIONAMENTO DO ROTOR

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

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

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

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

MOTORES

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

DISPOSITIVO ANTI-TORQUE

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

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

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

Existe, ainda, um outro processo que permite eliminar a caixa de transmissão e o torque, neste o rotor é acionado por órgãos que criam um empuxo nas pontas das pás.

Este empuxo é obtido pela ejeção de ar ou gás na ponta da pá ou por propulsores especiais: pulso-reatores, estato-reatores, etc.

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

COMANDOS DO HELICÓPTERO

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

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

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

Vôo em translação

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

Vôo lateral

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

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

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

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

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

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

COMANDO CÍCLICO

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

COMANDO COLETIVO

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

VIBRAÇÕES, ESTABILIDADE E RESISTÊNCIA

VIBRAÇÕES

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

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

ESTABILIDADE DE VÔO

O helicóptero, por estar pendurado em seu rotor, é altamente instável e viraria se o piloto não agisse rapidamente. Por isso a técnica de controle da sua inclinação é uma das particularidades da pilotagem do helicóptero. Nas aeronaves mais modernas pode-se utilizar o piloto automático para melhorar sua estabilidade quando em vôo sem visibilidade ( IFR ).

RESISTÊNCIA

Os esforços alternados provenientes das pás exigem enormemente dos componentes do helicóptero . É necessário prestar atenção ao fenômeno da ruptura por fadiga que pode ocorrer quando uma peça é submetida a um esforço, mesmo moderado, um grande número de vezes.

Isso é válido especialmente para as pás, os elementos da cabeça do rotor e os comandos de vôo. Como os fenômenos de fadiga são difíceis de serem calculados, procede-se em laboratório numerosos testes, medindo-se a fadiga das peças em vôo.

AUTOGIRO

Um tipo de aeronave de asas rotativas que é muito mais simples que o helicóptero. Não possui transmissão de potência ao rotor, que gira em auto rotação sob efeito da velocidade de deslocamento. A potência é transmitida a uma hélice. Esse tipo de aeronave não é capaz de realizar vôo vertical, mas é útil para decolagem e aterrisagens curtas. As poucas aeronaves desse tipo são para fins esportivos.

COMBINADO

Em vôo, as pás do rotor encontram irregularidades aerodinâmicas durante sua rotação e isso cria dificuldades, que aumentam com a velocidade. Para atenuar esses fenômenos aerodinâmicos, que limitam a velocidade da aeronave, utiliza-se a instalação de meios auxiliares, asas e hélices, que aliviam o rotor das suas funções de sustentação e tração.

CONVERTIPLANO

O rotor desaparece em cruzeiro: é parado, escamoteado ou inclinado para servir de hélice.

PILOTAGEM

Para pilotagem do helicóptero o piloto deve efetuar as seguintes operações:

Procedimento de partida do motor e antes da decolagem: na partida não há o engrazamento e o rotor não gira, a medida que o motor progressivamente acelera ocorre o engrazamento e a sincronização. Com o passo mínimo, o rotor não produz sustentação e o helicóptero permanece no solo.

Decolagem

O passo é aumentado, lentamente através do comando coletivo, até que o helicóptero levante.

Vôo Pairado e Translação (Taxi)

O helicóptero é naturalmente instável, caso não haja controle efetivo, através do manche (comando cíclico), a aeronave entra rapidamente em movimento de oscilação divergente.

Corrigir essa tendência constitui uma das principais dificuldades na pilotagem.

Também é necessário que o piloto controle o regime do rotor nas diversas fases do vôo, esforçando-se para manter o regime tão constante quanto possível entre os seguintes limites:

Regime Máximo

Excesso de velocidade do motor e resistência aos esforços centrífugos do rotor.

Regime Minímo

Potência do motor insuficiente, perda de sustentação e controle, análogo à perda de velocidade em um avião.

Subida e Vôo em Cruzeiro

O helicóptero ganha velocidade com a inclinação do rotor para frente, o helicóptero adquire comportamento semelhante a uma aeronave de asas fixas.

Descida

Pode ser feita com o motor cortado ou em marcha lenta. Graças ao mecanismo de roda livre, o rotor pode girar em regime superior ao do motor.

A entrada em autorotação é a manobra que permite o pouso em caso de pane do motor.

AEROFÓLIO

Qualquer superfície projetada para produzir sustentação e/ou tração quando o ar passa através deste.

CORDA

Linha reta imaginária entre o bordo de ataque e o bordo de fuga de um aerofólio.

VENTO RELATIVO

É o resultado do movimento de um aerofólio através do ar, do movimento do ar passando pelo aerofólio ou uma combinação dos dois. O vento relativo é sempre oposto à direção do movimento do aerofólio.

ÂNGULO DE ATAQUE

É o ângulo formado entre a corda e o vento relativo.

ÂNGULO DE PASSO

É o ângulo formado entre a corda do aerofólio e o plano determinado pelo centro do rotor principal ou o plano de rotação.

CENTRO DE PRESSÃO

É o ponto no qual a resultante simples de todas as forças aerodinâmicas é aplicada.

SUSTENTAÇÃO

É a força derivada de um aerofólio através do princípio de Bernoulli ou o “Efeito Venturi”. Enquanto a velocidade do fluxo de ar aumenta, a pressão diminui.

O fluxo de ar que passa sobre o aerofólio com um ângulo de ataque positivo (ou no caso de um aerofólio assimétrico, o ângulo de ataque pode ser levemente negativo) se divide de maneira que uma porção do fluxo de ar passa sobre a superfície superior e uma porção passa sob a superfície inferior.

Desde o momento em que o ar sobre a superfície superior deve percorrer uma distância maior, é acelerado para obter uma velocidade maior. Esta velocidade aumentada resulta numa diminuição de pressão. A pressão diferencial resultante entre a superfície superior e inferior é a força de sustentação desenvolvida pelo aerofólio.

ARRASTO

É o componente que contraria o deslocamento do aerofólio. Arrasto ou resistência ao avanço é paralelo e na mesma direção e sentido do vento relativo. O projeto do aerofólio depende muito da relação sustentação/arrasto. Tipicamente, quando a sustentação aumenta, o arrasto também aumenta. Entretanto, esta relação não é necessariamente proporcional.

ESTOL

Quando o ângulo de ataque aumenta, um ponto determinado é alcançado por onde o fluxo de ar sobre a superfície superior não pode mais fluir suavemente devido à grande inversão da direção requerida.Esta perda do fluxo aerodinâmico resulta numa ação de fluxo de ar turbilhonado e um grande aumento no arrasto.

O fluxo de ar turbilhonado também causa um aumento de pressão e consequentemente, uma elevada diminuição na sustentação. O resultado do estol é um arrasto muito alto e a sustentação muito reduzida.

SUSTENTAÇÃO, ARRASTO E ÂNGULO DE ATAQUE

Enquanto o ângulo de ataque aumenta (até o ângulo de estol), a sustentação gerada pelo aerofólio aumenta. O piloto tem a capacidade de mudar a sustentação mudando o ângulo de passo.

Porém, enquanto o ângulo de ataque aumenta, o arrasto do aerofólio também aumenta, e o arrasto determina a necessidade do aumento da potência do motor. É possível que o aerofólio alcance tal ângulo, que produzirá mais arrasto do que a potência do motor possa superar. Nesse caso, produzirá uma queda na rotação (RPM) do rotor principal.

SUSTENTAÇÃO, ARRASTO E VELOCIDADE

Enquanto a velocidade do fluxo de ar sobre o aerofólio aumenta, a sustentação e o arrasto aumentam. Se a RPM do motor permanecer constante, como acontece com a maioria dos helicópteros, a média da velocidade do fluxo de ar permanece relativamente constante, sem levar em conta a velocidade do ar.

Entretanto, os meios primários para a variação da sustentação num sistema de rotor não é por mudança de velocidade, mas por variação do ângulo de ataque.

SUSTENTAÇÃO, ARRASTO E DENSIDADE DO AR

A sustentação é diretamente proporcional à densidade do ar. Enquanto a densidade do ar diminui em função do aumento de temperatura e/ou aumento da altitude pressão, a quantidade de sustentação gerada pelo aerofólio diminui.

Consequentemente, quando a densidade do ar aumenta, o ângulo de ataque deve ser aumentado para gerar a quantidade de sustentação desejada. Desde o momento em que um aumento no ângulo de ataque aumenta o arrasto, pode-se notar que a potência necessária para desenvolver uma quantidade constante de sustentação aumenta quando a densidade do ar diminui.

SUSTENTAÇÃO, PESO, TRAÇÃO, E ARRASTO

O vetor vertical componente da sustentação gerada por um sistema de rotor deve ser igual ao peso do helicóptero para manter o nível de vôo. Quando a sustentação é maior que o peso, a aeronave sobe; e, é claro, quando a sustentação é menor que o peso, a aeronave desce.

Dois outros fatores afetam a performance da aeronave: tração e arrasto. Tração é o componente à frente da sustentação do rotor principal e deve ser igual ao arrasto para uma velocidade de cruzeiro. Se a tração excede o arrasto, o resultado é uma aceleração. Inversamente, se a tração é menor, a aeronave desacelera.

TORQUE E ANTI-TORQUE

Não se pode compreender propriamente as características de vôo dos helicópteros sem considerar os fatores do torque, anti-torque e a deriva resultante.

Enquanto o rotor principal esta girando numa direção, a fuselagem tende a girar no sentido contrário. Idealmente, dois rotores anti-torque deveriam ser usados para neutralizar o torque do rotor principal enquanto a tração gerada por um rotor anti-torque não é circular, como é o torque, mas gerado em linha reta.

Desde que dois rotores anti-torque são impraticáveis, a tração lateral gerada por um rotor de cauda tende a derivar o helicóptero no sentido dessa tração. Esta deriva é diretamente proporcional à potência solicitada para contrariar o torque do rotor principal. Existem dois métodos geralmente usados para neutralizar a deriva do anti-torque.

A maioria dos helicópteros americanos tem o mastro do rotor principal levemente inclinado, em oposição ao sentido da deriva. A vantagem dessa concepção é que permite ao helicóptero pairar e voar numa atitude quase nivelada (lateralmente). A maioria dos helicópteros europeus tem o mastro vertical, e permitem a compensação da deriva por maior amplitude do comando cíclico na direção oposta à mesma.

A vantagem é a simplicidade, mas os helicópteros tendem a voar com o lado direito levemente baixo. Alguns helicópteros são projetados de modo que um comando no cíclico é automaticamente dado quando o passo coletivo é aumentado. Entretanto, devido a sua complexidade este não é o método normal empregado para neutralizar a deriva.

Devido à ação da assimetria da deriva, a tração anti-torque necessária é levemente reduzida em todos os helicópteros em vôo a frente. Mas, por maior exigência de redução do anti-torque, alguns helicópteros tem uma área de estabilizador vertical relativamente larga, a qual é semelhante ao estabilizador vertical de um avião. Isto poupa efetivamente o rotor anti-torque e reduz a potência necessária ao mesmo, em vôo à frente.

PRECESSÃO GIROSCÓPICA

Quando em rotação, o rotor principal do helicóptero atua como um giroscópio e, como tal, esta sujeito às leis naturais de efeito giroscópico. Dessas leis, a mais importante que afeta a operação do helicóptero é a precessão efeito giroscópica. Em consideração a este assunto, pense no rotor principal como um disco sólido ao invés de pás de rotor individuais.

Quando uma força se aplica em um disco rotativo, o efeito desta força acontece 90º após o ponto de aplicação e na direção de rotação.

Através do uso deste princípio, o disco do rotor pode ser inclinado na direção necessária para o controle apropriado.Quando se olha o helicóptero de lado, um movimento cíclico à frente produz o ângulo de passo mínimo no ponto A, e o máximo no ponto C.

O deslocamento máximo do disco ou pá, porém, ocorre no ponto B e D onde os ângulos de passo cíclico são neutros. O resultado deste cíclico à frente, então, é a inclinação do disco do rotor e o correspondente pivotamento do helicóptero.

DISSIMETRIA DA SUSTENTAÇÃO

Quando se faz um vôo pairado com vento calmo, a sustentação criada pelas pás do rotor em todas as posições radiais do disco são iguais. A dissimetria de sustentação é criada por vôo horizontal ou por vento durante o vôo pairado.

Esta dissimetria resulta de sustentação diferencial desenvolvida pelos avanços e recuos das pás do disco do rotor. Durante o vôo pairado com vento calmo, a velocidade da ponta da pá é aproximadamente 400 MPH em todos os pontos ao redor do plano de rotação.

Durante um vôo à frente à 100 MPH a velocidade da ponta das pás quando elas passam através do ponto A é 500 MPH, velocidade da ponta normal mais a velocidade de deslocamento, e no ponto C é de 300 MPH, velocidade da ponta normal menos a velocidade de deslocamento.

Como foi explicado anteriormente, enquanto a velocidade sobre o aerofólio aumenta, a sustentação aumenta. É notável que a menos que algo seja feito com respeito a solucionar este fenômeno, o helicóptero tombará para a direita.

Os dois meios primários de igualar a sustentação nos avanços e recuos das pás são: o uso de variação alternada do passo cíclico e batimento das pás.

PASSO CÍCLICO ALTERNADO

Durante a explicação sobre precessão giroscópica, foi chamada a atenção no sentido de que o cíclico à frente diminuía o ângulo de passo na pá que avança (A) e aumentava o ângulo de passo na pá que recua (B). Isto possibilita um meio de controle do helicóptero, além de ajudar na compensação da dissimetria de sustentação em vôo à frente.

BATIMENTO

O batimento das pás do rotor é o resultado de duas forças: sustentação e força centrífuga.

Desde que a força centrífuga permaneça essencialmente constante durante o vôo, o ângulo de batimento varia com a quantidade de sustentação gerada pela pá do rotor. Como o helicóptero voa horizontalmente, a pá que avança desenvolve mais sustentação que a pá que recua .

Esta sustentação aumentada faz com que a pá bata para cima. O movimento para cima diminui o ângulo de ataque da pá, o qual, por sua vez, diminui a quantidade de sustentação desenvolvido.Para compreender melhor esta mudança no ângulo de ataque como resultado do batimento, pense num aerofólio com um ângulo de ataque positivo.

Se este aerofólio se movimenta rapidamente para cima, a direção do vento relativo muda. Ao invés de atingir o aerofólio em linha reta, agora vindo de cima dá ao aerofólio um ângulo de ataque menor.

EFEITO DE CORIOLIS

A explicação sobre o batimento das pás estaria incompleto sem compreender o Efeito de Coriolis. Enquanto as pás batem para cima desde a perpendicular, o centro de massa da pá se movimenta mais para perto do eixo de rotação.

Esta A regula a velocidade rotacional de forma a ficar constante para uma dada RPM. Portanto, se a distância A diminui até a distância B, então, a velocidade de rotação deve aumentar para que o produto se mantenha constante. Naturalmente, o inverso é verdadeiro; enquanto a distância B aumenta, a velocidade de rotação deve diminuir.

Uma articulação vertical é montada na área de fixação próxima do cubo da pá, para permitir movimento em velocidade por avanço e atraso nas pás do rotor, individualmente.

Uma maneira de explicar este fenômeno é a seguinte: desde que a inércia da pá permanece constante, resulta em aceleração se o centro de massa da pá se desloca para perto do eixo de rotação. Isto é, como um peso numa corda que gira ao redor de uma haste (eixo de rotação), o peso acelera. Os amortecedores da pá, sejam hidráulicos ou de fricção, devem ser usados para reduzir a violência deste avanço e atraso.

ESTOL DA PÁ QUE RECUA

Como indicado durante a explicação sobre dissimetria de sustentação, as velocidades diferenciais das pás que avançam e que recuam são funções da velocidade aerodinâmica. Enquanto a pá que recua desacelera, o ângulo de ataque deve aumentar para manter uma quantidade de sustentação constante.

Portanto, enquanto a velocidades diferenciais das pás que avançam e que recuam são funções da velocidade aerodinâmica do helicóptero aumenta, o ângulo de ataque da pá que recua aumenta até que o ângulo de estol seja alcançado.

Os fatores que contribuem para o estol de ponta de pá são:

Aumento da altitude densidade;
Aumento da carga do disco devido a manobras violentas, turbulência e alto peso bruto;
Diminuição da RPM do rotor principal;
Aumento do ângulo de passo coletivo.

Comumente, o piloto sente algumas características da aproximação do estol da pá. Este aviso é normalmente uma vibração 3 por 1 (dependendo do número de pás do rotor principal), seja no comando cíclico ou no coletivo. Se o piloto preferir ignorar este aviso , o estol da pá provavelmente ocorrerá.

Quando o estol da pá que recua ocorre, o piloto deverá:

Reduzir o passo coletivo;
Minimizar a manobra;
Reduzir a velocidade aerodinâmica às frente;
Descer para um nível de vôo mais baixo

Rotor Principal

O rotor principal assegura a sustentação e a translação do helicóptero.

É constituído por:

PÁS
CABEÇA
MASTRO

O mastro, fixado na caixa de transmissão principal, aciona a cabeça e transmite à estrutura a sustentação do rotor. A cabeça do rotor principal, fixada ao mastro, suporta as pás.

É a sede da sustentação proveniente das pás e absorve os esforços inerente à rotação do rotor (forças centrífugas – esforços de batimento e de arrasto). As pás são responsáveis em transformar energia mecânica fornecida pelo conjunto motor-transmissão, em forças aerodinâmicas (sustentação).

PÁS

As pás do rotor principal, por serem responsáveis pela sustentação, devem ser fabricadas com materiais resistentes. Elas podem ser de madeira, de metal e de materiais compostos (mais utilizada atualmente).

Se fosse possível ter todas as pás rigorosamente idênticas do ponto de vista de peso (mesmo peso e mesma distribuição de peso) e aerodinâmico (mesma geometria do perfil) não haveria problemas de vibração, pois todas as pás seriam funcionalmente idênticas.

As vibrações são desconfortáveis e perigosas, pois: os elementos do rotor trabalham em condições de grandes esforços (risco de deterioração por fadiga) e o controle do helicóptero se torna difícil.

Para evitar esses problemas é que as pás de um rotor devem estar bem balanceadas, ou seja, sobre elas devem agir os mesmos efeitos aerodinâmicos e efeitos centrífugos. Isto é possível graças ao perfeito balanceamento das pás do rotor, ou seja, o balanceamento estático, o balanceamento dinâmico e o balanceamento aerodinâmico (tracking).

CABEÇA DO ROTOR

Existem três tipos de cabeça de rotor:

Articulada;
Semi-rígida;
Rígida.

Um rotor com a cabeça do rotor rígida pode ser , por exemplo, do tipo “STARFLEX”.

O princípio dessa cabeça consiste em ligar as pás aos braços da estrela por intermédio de um punho rígido que assegura, sem rolamentos, as funções de:

Batimento
Arrasto
Variação de passo

O punho transmite também os esforços centrífugos da pá à zona central não flexível da estrela.

Para tanto existem, entre punho e braço da estrela, as seguintes ligações flexíveis: um mancal esférico laminado (sanduíche de conchas finas sucessivas de aço e elastômero) e duas molas em elastômero.

VANTAGENS DO STARFLEX EM RELAÇÃO À CABEÇA ARTICULADA

Manutenção quase nula (nenhuma articulação, nenhuma lubrificação);
Filosofia à prova de falhas (fail safe) devido ao emprego de materiais compostos (a deterioração eventual é lenta e visível);
Manutenção “condicional”, torna desnecessária a revisão geral;
Concepção modular, todas as peças são aparafusadas. É fácil substituir os elementos críticos;
Peso reduzido.

MASTRO

O mastro do rotor compreende:

A árvore do rotor (8) acionado pela caixa de transmissão principal;
Os platôs ciclícos: um platô giratório(3) e um platô fixo(4).
O platô fixo é acionado pelos comandos do piloto(5) em 3 pontos espaçados de 90º.

Montado numa rótula(11), ele pode:

Oscilar em volta da rótula (variação cíclica do passo).
Deslocar-se ao longo do mastro (variação coletiva do passo). A rótula desliza sobre uma guia(10).
O platô giratório (montado sobre rolamentos)(12) acompanha todos os movimentos do platô fixo e os transmite às alavancas de passo(1) dos punhos da pá por meio de 3 hastes de comando do passo(2).
Um conjunto de cárter(9) que, prolongando a guia do platô cíclico, efetua a ligação rígida do mastro da caixa de transmissão. O eixo do rotor está ligado ao cárter por meio de 2 rolamentos cônicos(6) que suportam em vôo a sustentação do rotor e no solo o peso do rotor. Esses esforços são recebidos por 4 barras de suspensão(7) fixadas no piso mecânico.

Fonte: www.turma-aguia.com

História do Helicóptero

Quem inventou o helicóptero?

O helicóptero não nasceu de uma hora para outra, da mente de um único grande gênio.

Essa máquina voadora foi sendo desenvolvida aos poucos. Séculos se passaram entre a descoberta do princípio de vôo do helicóptero – o uso de uma hélice horizontal que gira para sustentar o aparelho no ar – e a construção dos primeiros protótipos realmente capazes de sair do chão.

Essa longa história começou na China no século 4, teve a participação de gênios famosos, como Leonardo da Vinci, mas só engrenou de vez após a Revolução Industrial, no século 19, quando finalmente surgiu uma tecnologia capaz de transformar em realidade projetos seculares. Foi só a partir de então que alguns “bisavôs” dos helicópteros modernos conseguiram arriscar alguns vôos – e ainda sim com poucos centímetros de altura e segundos de duração.

Para que os protótipos do início do século 20 finalmente decolassem, faltava ainda um impulso decisivo, e esse impulso veio do interesse militar pelo projeto. As duas grandes guerras mundiais da primeira metade do século levaram governos a investir no desenvolvimento das aeronaves.

Porém, foi só na Guerra da Coréia, no início dos anos 50, que os helicópteros finalmente mostraram todo seu potencial. A partir daí, passaram a ser produzidos em grande número, inclusive para uso civil. Na linha do tempo abaixo, você confere os principais capítulos dessa história cheia de escalas.

Dos primeiros conceitos da máquina aos protótipos pioneiros, passaram-se 16 séculos

SÉCULO 4 – Brinquedo chinês

O primeiro registro histórico do princípio de vôo do helicóptero aparece num livro chinês do período.

O livro descreve um “carro voador” de madeira equipado com um mecanismo original: tiras de couro de boi presas a uma lâmina rotatória, cujo movimento fazia o tal carro sair do solo. Provavelmente, era apenas a concepção de um brinquedo

1490 – Idéia de gênio

O genial artista e inventor italiano Leonardo da Vinci desenha o “Parafuso Aéreo Helicoidal”, que é considerado a primeira tentativa de construir um helicóptero de verdade. Leonardo da Vinci imaginou uma máquina de madeira e linho engomado, mas seu desenho não foi colocado em prática. Faltava tecnologia adequada para montá-lo na época

1843 – Hora de sair do papel

É só com o avanço tecnológico trazido pela Revolução Industrial que se torna possível fazer o primeiro protótipo de um helicóptero. Ele é desenvolvido pelo britânico George Cayley, que chegou a realizar testes práticos com a geringonça. Movido por um sistema semelhante à mola, o protótipo era pesado demais e não tinha potência para sustentar o vôo

1907 – Centímetros históricos

Os irmãos franceses Louis e Jacques Bréguet saem cerca de 5 centímetros do solo a bordo de um novo protótipo de helicóptero.

No mesmo ano, outro francês, Paul Cornu, vai mais longe: voa durante 20 segundos a 30 centímetros do chão. A máquina de Cornu era um aeroplano com asa rotatória

1914 – Incentivo militar

Durante a Primeira Guerra, os alemães Von Karman e Petrosczy e o húngaro Asboth montam um aparelho voador para substituir os balões de observação militar. O PKZ-2 tinha duas hélices horizontais superpostas, mas fracassou por problemas técnicos. Nos últimos anos da guerra, porém, aconteceram vários avanços na produção de peças e motores

1918 – Metade avião

O espanhol Juan de la Cierva cria o Autogiro, misto de helicóptero e avião: ele tinha asas e uma grande hélice rotatória sobre a cabine. O aparelho chega a ser usado pelos britânicos no final da Primeira Guerra. Mas o Autogiro não decolava nem pousava na vertical — só se deslocava para a frente — por isso, não pode ser considerado realmente um helicóptero

1938 – Pioneiro russo

O governo americano financia Igor Sikorsky — inventor russo que fugiu da Revolução Comunista (1917) — para desenvolver um modelo viável de aeronave com asas rotatórias. Ele cria o VS-300, o primeiro helicóptero funcional. Aparelhos de Sikorsky participariam de operações de reconhecimento e salvamento no fim da Segunda Guerra (1939-1945)

1950 – Pronto pra guerra

Só nessa década surgem os primeiros modelos comerciais para transporte de passageiros — também lançados por Igor Sikorsky. Na Guerra da Coréia (1950-1953), o helicóptero passa a ser muito usado em resgates e transporte de tropas. Mas é só na Guerra do Vietnã (1964-1975) que os modelos armados com metralhadoras e mísseis, como o americano Bell 209 Cobra, fazem sucesso.

Roberto Navarro

Fonte: mundoestranho.abril.com.br

História do Helicóptero

O Helicóptero

O Helicóptero é um avião com asas rotativas, capaz de decolar e aterrissar na vertical, podendo voar em qualquer direção: para cima, para baixo, para frente, para trás e, inclusive ficar pairado no ar.

É um verdadeiro burro-de-carga voador, pois vai até os lugares mais incríveis, em florestas, penhascos, picos, no mar, no alto dos edifícios, etc.

Os serviços que presta são extremamente variados, pelos grandes recursos de que dispõe a sua maleabilidade: transporte de doentes, de socorro em edifícios incendiados, no mar, em regiões geladas, inundadas ou isoladas, de um lado para outro de uma cidade, superando as dificuldades de trânsito urbano, transporte de tropas, observações de vários tipos, auxílios à policia, etc., etc.

Sua invenção seguiu os mesmos passos e venceu as mesmas dificuldades para a invenção do avião; sua história, em síntese, é a seguinte:

Leonardo da Vinci (1452-1519) teve as primeiras idéias e fez os desenhos do “Helixpteron”.
Launay e Bienvenu, dois cientistas franceses, no fim do século XVIII (1784) construíram modelos que voaram, à base de antigos brinquedos chineses.
George Cayley, inglês, em1976, desenhou e construiu um aparelho parecido com um Helicóptero, mas sem resultados práticos.
Káman, húngaro, construiu um modelo para fins militares mas não foi acreditado.
Emile e Henry Berliner, nos Estados Unidos, interessaram-se pelo o assunto, mas seus modelos não tiveram sucesso.
Entre 1800 e 1900, centenas de desenhos e outro tanto de modelos foram feitos, mas faltava o motor a gasolina, que possibilitou também o aparecimento do avião.
Um engenheiro espanhol, Juan de La Cierva, em 1922, desenvolveu um modelo chamado autogiro, considerado o melhor protótipo d atual Helicóptero; a hélice horizontal, aplicada sobre um avião comum, não era, entretanto, movida pelo motor; quando o avião estava voando, esta hélice era movimentada pelo vento, facilitando o vôo, dando leveza e flexibilidade ao avião, aumentando a maleabilidade e facilitando a pilotagem.
Ascânio, italiano, em 1930 voou alguns metros num modelo parecido com o autogiro, já com a hélice horizontal ligada ao motor, mas sem sucesso.
Focke e Achgelis, alemães, alcançaram os primeiros recordes, conseguindo, inclusive ficar pairados no ar com o seu modelo.
Igor Sikorsky, nascido na Rússia e depois naturalizado norte-americano, aperfeiçoou os modelos anteriores e construiu o modelo definitivo, que funcionou plenamente em 1939.
Os modelos mais importantes e que constituíram as etapas básicas para a solução; este último, ainda sem leme, tinha de parar para mudar a direção; voava só para frente.

Apesar dos enormes e espetaculares serviços que presta, o Helicóptero é uma aeronave cara: consome muito combustível porque tem motor possante, é de manutenção e pilotagem difíceis; além disso é versátil, veloz e muito seguro.

Fonte: www.helisul.com

História do Helicóptero

O Piloto e o helicóptero

Efeitos de uma ergonomia ainda em desenvolvimento

Pilotar um helicóptero é uma atividade que requer do piloto, além das habilidades intrínsecas para a realização de sua tarefa básica, a de pilotar, uma “habilidade corporal”, para vencer as dificuldades impostas por um posto de trabalho, muitas vezes hostil ao seu corpo, sob o aspecto ergonômico.

Embora seja clara a preocupação dos pesquisadores em apontar para a prevalência de dores nas costas nesses profissionais, que atinge 90%, e, às vezes, esconde problemas importantes de coluna,

E pouco tem sido feito para alterar a ergonomia de seu posto de trabalho. Por exemplo, o termo helicopter hunch, ou “corcunda de helicóptero”, foi atribuído, há alguns anos atrás, à forma que toma a coluna do piloto durante a pilotagem, necessária para manter suas mãos nos controles da aeronave. A vibração é um outro fator que vem sendo amplamente advogado como um dos principais desencadeadores dos problemas de coluna nesses profissionais.

É importante então conhecer os principais agentes que estressam o sistema muscular e esquelético do Épiloto, sua postura e coluna vertebral, em particular. Elucidar alguns aspectos relevantes relacionados a estes agentes e suas possíveis conseqüências sobre a saúde do piloto pode auxiliá-lo, na medida em que o mesmo pode adotar hábitos que visem a promover seu bem estar e evitar problemas futuros.

As doenças osteomusculares

As doenças osteomusculares relacionadas ao trabalho (DORT) fazem parte de uma realidade amplamente difundida e revelam que movimentos repetitivos ou manutenção de posturas “ruins” que um indivíduo adota em sua atividade profissional, muitas vezes, redunda em dor durante sua jornada de trabalho, podendo se estender após seu fim, e mesmo persistir até nos momentos de descanso e lazer.

Neste sentido, a postura que o piloto de helicóptero mantém durante o vôo, em que sustenta o tronco ligeiramente girado para a esquerda e, simultaneamente, ligeiramente inclinado para frente, pode conduzir a alterações posturais importantes da coluna vertebral.

De uma maneira simplificada, nossos músculos têm uma faixa de comprimento adequada em que trabalham, diminuindo e aumentando seu comprimento, de maneira a promover o movimento em D uma boa amplitude. Ainda, os músculos têm propriedades mecânicas que, ao serem mantidos em um comprimento pequeno por muito tempo, tenderão a permanecer encurtados, o que promove restrição dos movimentos.

A manutenção do tronco em uma postura constrita com rotação por período prolongado tende a produzir encurtamento unilateral da musculatura que sustenta o tronco, a qual está ligada à coluna vertebral. Isto pode conduzir à dor, e até mesmo ao desenvolvimento de alterações posturais, como tem sido revelado por pesquisas.

A importância do alongamento

Uma forma de se evitar que o encurtamento do(s) músculo(s) perdure(m) é alongá-lo(s) depois de Ucessada a atividade que o fez ficar encurtado.

Vibração é uma onda mecânica e, como tal, se propaga pela estrutura com a qual faz contato.

O ramo de pesquisa que estuda os efeitos da vibração sobre o corpo humano é subdividido em duas partes, levando em conta o ponto de entrada da onda vibratória: a vibração transmitida pelas mãos e braços (HTV) e a transmitida pelo corpo inteiro (WBV). A WBV é a que é aplicada aos estudos com pilotos de helicóptero.

De forma simplificada, qualquer objeto submetido a um impacto (a vibração é uma onda cíclica de impacto) tem estruturas que respondem ao mesmo, que são formadas por molas e amortecedores.

As propriedades mecânicas destes dois elementos (mola e amortecedor) vão definir de que maneira esta estrutura responderá à vibração. Uma das características da resposta de um sistema à vibração é a sua freqüência de ressonância.

Quanto mais próxima a freqüência da vibração estiver da freqüência de ressonância do objeto, este irá responder à vibração de maneira mais “intensa”. Isto não é diferente para o corpo humano. Cada segmento corporal (mãos, pés, pernas, tronco etc.) pode ser considerado como um objeto isolado que responde de maneira distinta ao estímulo vibratório. Dessa forma, cada segmento também tem sua própria freqüência de ressonância.

O dado mais relevante para pilotos de helicóptero é que a freqüência de ressonância da coluna Overtebral em seu eixo longitudinal (dos pés para a cabeça) está em uma faixa entre 4 e 8Hz ou entre 240 e 480 rpm.

Esta faixa de freqüência é a mesma da rotação do rotor principal da maioria das aeronaves de asa rotativa, o que, em última análise, predisporia a coluna vertebral a responder de maneira intensa à vibração, intensificando a uma força que comprime as estruturas da coluna, particularmente os discos intervertebrais, quando o indivíduo está sentado.

Um outro aspecto importante a ser destacado é a possível ação que os músculos que recobrem as Uvértebras podem ter em resposta à vibração. Isto implica em uma ação muscular cíclica, que contribuiria para o aumento da força de compressão nas estruturas da coluna.

Tem sido comprovado ainda que o risco do desenvolvimento de problemas na coluna, sob efeito da vibração, aumenta quando o indivíduo recebe a vibração em uma postura inclinada ou em rotação.

E como minimizar os efeitos destes agente

Em príncipio, após a leitura deste texto não é dificil identificar que os exercícios de alongamento, principalmente para os músculos do tronco , mais especificamente das costas, são extremamente valiosos.

Alongar os músculos, além de evitar os problemas advindos da postura adotada durante o vôo, pode evitar os efeitos da vibração, uma vez que ajuda a manter os espaçamentos intervetebrais em níveis normais, diminuindo os efeitos da compressão.

É preciso considerar ainda que realizar atividade física regularmente mantém o sistema muscular em funcionamento, o que permite ao corpo responder de maneira satisfatória aos estresses físicos a que é submetido. Portanto um programa de atividade física que contemple uma boa sessão de alongamento pode ajudar em muito ao piloto de helicóptero a enfrentar os desafios impostos pela sua atividade profissional

Fonte: www.anac.gov.br