A diferencia de los aviones en los que las estructuras principales de sustentación son las alas, siendo estas prácticamente rígidas y el control del movimiento se consigue por el accionar del piloto sobre los comandos y estos sobre las superficies de control como alerones y flaps; en el helicóptero la sustentación se consigue por el giro de las palas del rotor principal y el accionar del control del piloto directo sobre el ángulo del paso de estas, accionando la palanca del colectivo, y la inclinación de todo el plano de giro con la palanca o comando del cíclico. Así mismo, las palas a su vez flectan, suben y bajan, además de acelerarse y desacelerarse durante su recorrido por efectos aerodinámicos.
Esto trae consigo algunos fenómenos aerodinámicos solo asociados a los helicópteros en sí.
El overpitching o exceso de ángulo de ataque
Se produce por un sobreaumento del paso o ángulo de ataque de las palas, el cual ocurre cuando usted eleva el colectivo y esto a su vez demanda demasiada potencia del motor, ocurriendo una caída en las RPM del rotor.
Cuando se eleva la palanca del colectivo, sin tener en cuenta las limitaciones de potencia; este, aumentando el ángulo de inclinación de las palas del rotor principal, aumenta la resistencia.
Para superar la resistencia se debe agregar más combustible al motor para aumentar la potencia. Esto normalmente lo realiza un acelerador manual, un gobernador automático, un correlador o ambos en sincronía.
Si la palanca colectiva se eleva aún más, en algún momento el motor estará a toda su velocidad y máxima potencia. Cualquier intento adicional de elevar el colectivo dará como resultado una reducción de las RPM porque el motor no tiene capacidad ilimitada para superar el arrastre de las palas. Esta es una situación muy peligrosa, conocida como overpitching o excesivo ángulo de ataque.
A medida que las RPM caen y las palas del rotor principal aumentan su ángulo de ataque, incrementando su coeficiente de arrastre y sin poder aumentar más la potencia del motor, entramos en la consiguiente pérdida de sustentación (debido a la reducción del flujo de aire sobre las palas) y esto hará que el helicóptero descienda.
La reacción automática (pero incorrecta) de un piloto para detener el descenso es elevar aún más el colectivo. Obviamente, esto aumentará el ángulo de ataque y provocará una mayor reducción en RPM y una velocidad de descenso más rápida.
La recuperación de un excesivo ángulo de ataque no es instintiva y depende de buenos hábitos de entrenamiento. Cuando la alarma y luz de advertencia de bajas RPM se enciende durante el vuelo normal, se debe reaccionar de inmediato. Baje el colectivo para reducir el ángulo de inclinación y por lo tanto, poder disminuir el arrastre en las palas del rotor principal. Mantenga la aceleración conveniente para ayudar a recuperar las RPM. Y si está usted en vuelo estacionario y su altura lo permite, incline el cíclico y bajando la nariz de la aeronave busque velocidad de traslación.
La combinación del movimiento colectivo y cíclico, junto con el movimiento del acelerador, recuperará el RPM de manera oportuna.
Debemos aclarar que los helicópteros de turbina poseen un gobernador y un trim para pequeños ajustes de las RPM; pero, así mismo, los nuevos helicópteros de pistón como el Robinson R22 y R44 poseen un correlador de aceleración y gobernador de precisión que automáticamente controla la potencia y las RPM del motor en operación normal.
La servo reversibilidad
El fenómeno de la servo reversibilidad, también conocido como servo transparencia o Jack Stall, se puede producir durante las maniobras bruscas de cualquier helicóptero equipado con sistemas de asistencia hidráulica o servo asistidos sobre el manejo de sus superficies de control, particularmente a altas velocidades.
Este fenómeno se produce sobre el sistema hidráulico de la aeronave, durante una maniobra abrupta o de carga aerodinámica extremadamente alta, como un giro o banqueo con exceso de gravedades positivas o un pronunciado y agresivo ascenso. Puede ser peligroso, cuando sucede a baja altura y el piloto no lo anticipa adecuadamente.
Los factores que afectan la reversibilidad del servo son la velocidad del aire, un alto paso del colectivo, el peso bruto, las cargas «G» y la altitud por densidad.
Este fenómeno se sucede cuando las fuerzas de control de los servo-actuadores impulsados hidráulicamente que se utilizan para ayudar a los controles de vuelo en los helicópteros más grandes, son inferiores a la fuerza requerida por la maniobra. La fuerza máxima que pueden producir estos servos es constante y es una función de la presión hidráulica y las características del servo. Los ingenieros diseñan el sistema hidráulico para manejar adecuadamente todas las fuerzas aerodinámicas requeridas durante las maniobras aprobadas.
Algunos fabricantes afirman que el diseño del sistema hidráulico de controles de vuelo debe limitar su potencia para proteger el helicóptero de cargas de vuelo excesivas. Entonces, con ciertas maniobras agresivas, las fuerzas aerodinámicas en el sistema del rotor pueden exceder la fuerza máxima producida por los servo-actuadores. En este punto, la fuerza requerida para mover los controles de vuelo se vuelve relativamente alta y podría dar al piloto la impresión de que los controles están atascados.
Para evitar el efecto, los pilotos deben evitar maniobras bruscas y agresivas con combinaciones de alta velocidad, amplio paso colectivo, gran peso bruto y altitud por densidad elevada.
Tenga en cuenta que los efectos son generalmente más agudos en giros en dirección al sentido del giro de las palas del rotor principal. A este respecto, el fenómeno se presenta de manera similar al stall o perdida de sustentación de la pala que retrocede.
La reversibilidad del servo se puede manejar si el piloto lo anticipa durante una maniobra abrupta o de carga de altas gravedades. En los sistemas de rotor principal que giran en el sentido de las agujas del reloj, el servo derecho recibe la carga más alta, por lo que la reversibilidad del servo produce un movimiento cíclico hacia la derecha y hacia atrás, como pulsos sin control, acompañado por movimientos de la palanca colectivos hacia abajo. El piloto debe seguir (no luchar) el movimiento de sobrecontrol cíclico y permitir que el control colectivo disminuya, mientras se monitorean las rpm del rotor. El objetivo es reducir la carga total en el sistema del rotor principal.
Normalmente la carga tarda unos dos segundos en aliviarse y se restablece la asistencia hidráulica. Sin embargo, tenga en cuenta que si el piloto está luchando contra los controles cuando esto sucede, la fuerza que se aplica a estos podría provocar un movimiento de control opuesto abrupto y no deseado.
Muchos de los accidentes atribuidos a la reversibilidad del servo han ocurrido mientras volaban agresivamente el helicóptero a baja altitud, dejando muy poco tiempo para recuperarse.
Lo más importante para evitar estos tipos de fenómenos y los accidentes asociados a ellos es volar siempre ajustados a las limitaciones de las aeronaves publicadas en el manual de vuelo del helicóptero.