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Historia y evolucion de los autogiros.

HISTORIA Y EVOLUCION DE LOS AUTOGIROS

ANDRES H. CLAVIJO P.

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El autogiro ha sido catalogado por muchos como una derivación del helicóptero. Se han utilizado y fabricado desde la segunda guerra mundial, gracias a que ofrece condiciones de despegue muy verticales y un aterrizaje a una velocidad relativamente baja. El autogiro fue concebido por Juan de la Cierva, un ingeniero civil que desde temprana edad demostró interés en el desarrollo del conocimiento de la aviación. Como consecuencia de ello construyo, aún cuando todavía era estudiante universitario, lo que fue considerado el primer avión español en la historia. El avión fue denominado BCD-1 Cangrejo. A partir de este momento Juan de la Cierva comenzó a trabajar en el perfeccionamiento de sus aviones, creando el BCD-2, que fue un fracaso, y su diseño fue abandonado. Posteriormente de la Cierva diseñó un último avión, el C-3, para un concurso de aviación militar español. El avión voló bien al principio, sin embargo, después de unos ensayos, el motor se apagó en el aire y cayó a la tierra, destrozándose no solamente el avión sino la ilusión del inventor para continuar fabricando aviones.

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A pesar de éste percance, Juan de la Cierva quiso pensar en alguna forma de volar a velocidades bajas. Después de jugar unos días con un helicóptero que le regalaron sus padres, Juan de la Cierva estudió el modo de vuelo de los mismos y se le ocurrió lo que hoy conocemos como el Autogiro.

A partir de este momento de la Cierva

comenzó a plasmar su idea en un prototipo llamado C.1 (ver anexo), desafortunadamente el diseño nunca voló por no tener un buen balance en la relación de sustentación y torque causando inclinación hacia un lado. A pesar de esto, se pudieron observar los principios de autorrotación mientras el prototipo carreteaba en la superficie.

Posteriormente se comenzó a trabajar en el nuevo modelo C.2., que estaba fabricado con un sólo rotor de 5 aspas en duraluminio. Como este material era muy difícil de conseguir, y por falta de presupuesto, el desarrollo del C.2. fue pospuesto.


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Como consecuencia, se comenzó a trabajar el modelo C.3., que fue completado en junio de 1921. Las características del nuevo modelo eran que el rotor estaba compuesto por tres aspas, sin embargo, el modelo nunca voló, sólamente se elevaba del suelo y volvía a caer. Terminado el proyecto del C.3., de la Cierva retomó el C.2., que fue terminado en 1922, con características similares a las del C.3, pero no se pudo sostener en vuelo.

A partir de este momento se empezó a reflexionar un poco más en los posibles problemas ocasionaban el fracaso de vuelo de los autogiros. Es por esto que se empezó a dar cuenta que uno de los problemas, hasta ese momento, con los tres diseños de de la Cierva era que el motor era rígido. Esto creaba dos problemas: Primero, creaba un efecto giroscópico. Tan pronto como el avión trataba de moverse, este efecto causaría la inclinación del avión. El otro problema venía del despegue desbalanceado. Al revolucionar el rotor, un lado se movería de la misma manera que el avión se mueve, aumentando la velocidad relativa del viento, mientras que el otro lado se movería en la dirección opuesta a la del aparato, disminuyendo la velocidad relativa del viento. El lado con la velocidad relativa del viento más alta tendrá un despegue más alto que el lado con la menor velocidad relativa del viento, causando que el aparato se incline. De la Cierva encontró una solución a éste problema mientras observaba una ópera. Observó un molino con aspas y bisagras, por lo que decidió utilizar bisagras en sus diseños de rotor. Esto permitía que las aspas se elevaran y descendieran dependiendo de la dirección en que se estuvieran moviendo.

Las aspas moviéndose con el aparato se elevan por la alta elevación, pero esto también sirve para disminuir la velocidad a la cual ellos están moviendo a través del aire. La velocidad de las aspas que viajan en la dirección opuesta del autogiro caerá por la poca elevación, pero de la misma forma servirá para aumentar la velocidad del aire. La combinación de una acción de elevación y de caída, lo cual se conoce como "aletazos", y el aumento y disminución que esto tiene en la velocidad relativa del viento sirve para balancear los despegues creados en cada lado del aparato.

Las nuevas aspas (con bisagras), igualmente eliminaban el efecto giroscópico causado por las aspas rígidas.


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El siguiente diseño de de la Cierva, el C.4. (ver anexo), incorporó estos rotores con bisagras. Para control lateral, alerones fueron montados en el aparato. En enero 17 de 1923, el C.4. voló, marcando el primer vuelo de un autogiro. El C.4. también demuestra la seguridad del autogiro en vuelo a baja velocidad.

En enero 20, tres días después de su primer vuelo, el autogiro sufrió una avería en el motor y se pudo demostrar aún más la seguridad del mismo, ya que descendió lentamente sin causar daños irreversibles tanto a la máquina como al piloto. Esta seguridad fue evidenciada más tarde mejor aún en enero 16 de 1925 cuando otro diseño, el C.6. perdió potencia después de un despegue a 150-200ft. El piloto, a pesar del percance, logró llevar el autogiro a un aterrizaje seguro, con un daño realmente mínimo de la máquina. Esta maniobra pudo haber sido más difícil en un avión comercial, por ejemplo, y seguramente hubiera causado un horrible accidente.

Otro problema con los primeros autogiros era lo que se conoce como el "spin up" del rotor, o el impulso inicial que se le debe suministrar al rotor para que llegue a la autorrotación. En los primeros autogiros, esto se lograba principalmente de cuatro formas: Impulsando el rotor a mano, cuando era relativamente pequeño, o cuando era más grande, con una serie de caballos, personas o conectándolo a un motor de un carro a través de un eje. Esta necesidad de una fuente externa para hacer girar el rotor mantenía el autogiro de ser una máquina autosuficiente, capaz de trabajar en cualquier lugar.

La solución de de la Cierva para este problema fue diseñar la cola de tal forma que deflectara la corriente de aire del propulsor hacia el rotor. Esta deflexión del viento causaría la revolución del rotor. Se logró finalmente adicionando aletas a la cola que formaban ángulos hacia arriba. Este diseño se conoció como "La cola de escorpión".


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La idea fue probada en e C.19. en 1929, y se dió cuenta que el viento deflectado no fue suficiente para un despegue. Un impulso adicional fue necesario para llegar a las revoluciones mínimas. Otro método utilizado para solucionar el problema de girar el rotor fue que en vez de conectar el eje a un vehículo, se conectara al motor del autogiro. El primer intento de esto fue en un modelo modificado del C.11. a comienzos de 1930. Un eje fue conectado al motor a través del embrague. Desafortunadamente este mecanismo pesaba alrededor de 165lb. y era muy pesado para que el autogiro pudiera volar. Un embrague mejorado y un sistema de eje fue introducido a finales de 1930. Fue utilizado por primera vez en abril de 1931 en un autogiro desarrollado por uno de los competidores de de la Cierva, el Pitcairn PCA-2. No fue utilizado en un modelo de de la Cierva sino hasta marzo de 1932 en el C-19 (ver anexo). Este nuevo diseño trabajaba bien en ambos, el PCA-2 y en el C.19. El sistema de eje y de embrague se convirtió en el estilo dominante para girar en todos los modelos posteriores de autogiros donde el rotor es tan grande que no puede ser revolucionado a mano.

El siguiente gran avance en los autogiros fue en agosto 5 de 1931. Fue el primer vuelo del Wilford WRK. Este nuevo autogiro remplazó los rotores con bisagras por un rotor rígido con variación de lanzamiento cíclico. La variación de lanzamiento cíclico es un método donde el empuje de las aspas cambia a medida que rota. El empuje decrece cuando se mueven en la dirección del aparato, y se eleva cuando se mueve en la otra dirección. Esto realiza lo mismo que el aleteo, para balancear la elevación creada por las aspas. El WRK fue el primer autogiro que voló exitosamente con un rotor rígido.

Los autogiros, como se observa, tienen una característica que pueden despegar en dirección vertical y aterrizar de la misma forma. Sin embargo, todos los autogiros mencionados hasta ahora han tenido que tener una pequeña "pista" para poder despegar y aterrizar como es debido.

No obstante, si el rotor fuera accionado antes del despegue y se pudiera llegar a revolucionarlo a la mínima velocidad de despegue o autorrotación, lógicamente se elevaría sin necesidad de una pista.
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Eso fue exactamente lo que ocurrió en 1933, experimentos se comenzaron en el prototipo C.30.(ver anexo) con este nuevo sistema de despegue, el cual se denominó despegue de salto. Estos primeros experimentos fueron promisorios, pero no satisfactorios. La rotación del motor, en tierra causó demasiada vibración y el aparato solamente fue capaz de hacer saltos bajos.

En octubre 28 de 1934, después de un año de experimentos y refinamientos, el C.30. finalmente hizo su despegue de salto exitoso. Muchos autogiros posteriores fueron también diseñados para despegue de salto, la mayoría utilizando el mismo método como el del C.30. Varias modificaciones se le hicieron al las aspas del rotor para aumentar su velocidad: con cohetes situados en las puntas de las aspas del rotor para impulsarlo aún más.

El C.30., aparte de haber sido el primer autogiro en realizar un despegue de salto exitoso, fue notable por otro aspecto: Fue el primer autogiro en utilizar control directo. Control directo fue un método donde el piloto inclinaba el rotor en vez del timón o los alerones. Esto simplificaba enormemente el control del aparato, como también el diseño. El piloto ahora tenía un único control para todas las funciones, por lo que los diseñadores solamente se encargaban de este control. En el C.30. y en los autogiros siguientes de tamaño comparable, esto consistía en una barra conectada directamente al centro del rotor que se extendía dentro de la cabina.

Para máquinas grandes, los controles del piloto eran mecánicamente conectados al rotor. El C.30. igualmente comprobó ser el diseño de autogiro producido más popular que haya sido diseñado con más de 180 unidades construidas.


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Los autogiros fueron las primeras alas rotatorias para volar que tuvieron éxito. Marcaron el comienzo desde el ala convencional fija para aviones y la esperanza de concebir aplicaciones que no entraban dentro del mundo de los mismos. Los autogiros pueden viajar lentamente debido a un fenómeno conocido como autorrotación, donde el rotor no se prende y se hace girar por medio de fuerzas aerodinámicas.

Aunque los autogiros nunca fueron plenamente aceptados por las compañías fabricantes de aviones, por la industria militar y hasta el público, fue evidentemente importante en el desarrollo de tecnologías que aportaron ideas y conceptos fundamentales en el descubrimiento y fabricación del helicóptero.

Hoy en día los autogiros son practicamente producidos para fines recreacionales y no para transporte o uso diario de alguna actividad en particular. Sin embargo, siempre a buscado encontrar las mejores condiciones que garantizen óptimas condiciones de vuelo, preocupándose por los materiales utilizados y la facilidad de ensamble para el consumidor final.


BIBLIOGRAFIA:
Warleta, José, Autogiro. Juan de la Cierva y su obra. Colección, Cultura y Ciencia. Instituto de España.
Brooks, Peter W. Cierva Autogiros. Washington: Smithsonian Institution Press, 1988.



http://triton.uniandes.edu.co/~depmecanica/WebSites/apinilla/documentos/revista3/aclavijo/HISTORIA_Y_EVOLUCION_DE_LOS_AUTOGIROS.htm
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