como funciona um helicóptero?

[polyane chrystine manso]

e muito interessante..e não tenham preguiça de ler..gostei muito..espero que gostem..

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, grosseiramente  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.