24 Jul 2017

Afinal, como os helicópteros funcionam?

by | posted in: Artigos, Tayly Vieira | 2

Desde que Dédalo construiu asas de penas e cera para si mesmo e para seu filho Ícaro, os seres humanos desejam dominar o voo motorizado. Desde o início do século 20, alguns inventores mais ousados transformaram o sonho em realidade, projetando e construindo máquinas que levam seu nome até hoje.

Todo mundo conhece a história  de Santos Dumont e seu famoso voo pelo campo de Bagatelle, então não vamos nos prender em suas realizações ou como os aviões funcionam. Em vez disso, queremos nos concentrar em uma personalidade menos conhecida: Igor Sikorsky, o pai do helicóptero moderno.

Os aviões são incríveis quanto a levar-nos de um lado ao outro do planeta, mas quando se trata de missões de difícil acesso – resgatando marinheiros no mar, apoiando o combate a incêndios e transportando feridos para hospitais – nada supera um helicóptero. Segundo historiadores, os inventores tentaram desenvolver máquinas voadoras com rotores de fiação por mais de 2000 anos, antes de Sikorsky finalmente ter construído o primeiro helicóptero prático do mundo, em 1939. Mas por que demorou tanto?

Porque os helicópteros são projetos incrivelmente complexos, exigem muito treinamento, habilidade, bem como atenção contínua para voar.

Afinal, como eles funcionam exatamente? Vamos olhar de pertinho!

De penas às Pás

Um helicóptero possui milhares de componentes, como um quebra cabeças, mas só precisamos nos preocupar com as peças maiores. O quadro principal é chamado de fuselagem, tipicamente feito de materiais compostos sólidos – extremamente resistentes, mas relativamente leves. Contém um ou dois motores, uma transmissão e caixas de velocidades, que alimentam um ou dois rotores principais, e um rotor de cauda menor na parte de trás.

Peças-Chave

Helicópteros são incrivelmente dinâmicos, porém seu funcionamento é exatamente o mesmo do avião: funciona gerando elevação, uma força para cima que supera seu peso e o varre para o ar.

Os helicópteros também fazem o ar se mover sobre os perfis para gerar elevação, mas em vez de ter seus perfis em uma única asa fixa, eles os incorporam nas pás do rotor, que rodam em alta velocidade, aproximadamente 500 RPM.

Os rotores são como asas finas, gerando um enorme downdraft de ar, que sopra o helicóptero para cima. Com habilidosos pilotos, um helicóptero pode decolar ou pousar verticalmente, além de fazer manobras suaves em qualquer direção, algo impossível em um avião convencional. Para isso, pilotos dispõem de três comandos principais:

Controle Coletivo

É responsável por fazer o helicóptero decolar. O coletivo também é capaz de alterar o ângulo das pás do rotor principal, controlando a altitude da aeronave à medida em que ele cria mais ou menos pressão no rotor.

Controle cíclico

O controle cíclico é responsável por movimentar o helicóptero em quatro direções: frente, trás, esquerda e direita. Normalmente sai do chão do cockpit, situando-se entre as pernas do piloto, permitindo que o mesmo incline a aeronave para ambos os lados. Isso faz com o disco do rotor principal se incline, aliviando assim a pressão exercida em uma determinada região da hélice. Se o cíclico é impulsionado para a esquerda, por exemplo, uma pressão maior será aplicada à direita da aeronave, fazendo com que ela vá para o outro lado.

Pedais

Um par de pedais controla o rotor da cauda. Trabalhar os pedais afeta a maneira em que o helicóptero se direciona, de modo que empurrar o pedal direito desvia a cauda do helicóptero para a esquerda e o nariz para a direita, ou vice-versa.

Peça Principal: Como funcionam os rotores do helicóptero?

  1. As lâminas têm a forma de perfis aéreos (asas de avião com perfil curvo), de modo que geram elevação ao girar.
  2. Cada lâmina pode girar sobre uma dobradiça emplumada.
  3. Os links verticais  empurram as lâminas para cima e para baixo, tornando-os giratórios. Os links de passo movem-se para cima e para baixo, de acordo com o ângulo das placas swash.
  4. O mastro do rotor (um eixo central conectado ao motor pela transmissão) faz girar todo o conjunto da lâmina.
  5. A tampa do cubo do rotor (acima dos rotores) ajuda a reduzir o arrasto aerodinâmico.
  6. Existem dois motores turbo-eixo, um em cada lado dos rotores. Se um motor falhar, ainda deve haver energia suficiente do outro motor para aterrar o helicóptero com segurança.
Por que alguns helicópteros precisam de um rotor de cauda?

A Terceira Lei de Newton diz que, para toda ação, sempre há uma reação oposta de mesma intensidade. Vamos aplicar ao nosso helicóptero, então:

Seguindo essa lei, quando o rotor principal começa a girar (ação), a fuselagem tende a girar em igual intensidade no sentido oposto (reação). Essa força é conhecida como torque.

Felizmente, Sikorsky teve a genialidade de instalar um rotor na cauda para combater essa reação, e fornecer controle direcional. O funcionamento do rotor de cauda é semelhante ao rotor principal, exceto que eles podem ser inclinados. O rotor de cauda evita que o torque comprometa o voo da aeronave, fazendo com que o piloto tenha condições necessárias para fazer movimentos mais agressivos.

A melhor parte dos helicópteros

Ao longo dos anos, as inovações em design de helicópteros tornaram as máquinas mais seguras, mais confiáveis ​​e fáceis de controlar.

Infelizmente, essa versatilidade toda das asas rotativas vem a um preço: os helicópteros com rotores giratórios são mecanicamente mais complexos do que os aviões com asas fixas, mais propensos a falhar, precisam de mais manutenção e são caros de operar. Uma vez que você pode pilotar um helicóptero, você pode pensar que pilotar é automaticamente mais difícil do que voar um avião. Não há comparação real, porque são duas coisas totalmente diferentes ,mas não há como negar: o helicóptero é aeronave mais versátil e amplamente utilizada no mundo.

Imagens:

Tayly Vieira
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