El primer prototipo sin rotor de cola, es decir con sistema NOTAR ha cumplido ya 25 años.
Por A. Esteban Oñate. Hace más de 25 años que Hughes Helicopters fabricó una aeronave de demostración para el Ejército USA con una tecnología que denominó NOTAR (acrónimo de la expresión NO TAil Rotor), esto es, sin rotor de cola. A fecha de hoy sólo MD Helicopters «se ha atevido» a comercializar el sistema, muy apreciado por sus operadores por la menor emisión de ruido de este tipo de helicópteros.
¿Qué es el par de reacción?
El helicóptero se sustenta y avanza en el aire gracias a un conjunto de palas que giran alrededor de un eje vertical. En el helicóptero clásico este conjunto de palas recibe el nombre de rotor principal, para diferenciarlo del rotor de cola, un rotor de menor diámetro situado en la parte posterior de la aeronave.
En los helicópteros se debe compensar el par de reacción que se origina por la impulsión del rotor principal
El tema de estudio en esta anotación tiene que ver con la rotación de las palas del rotor principal. Al girar producen fuerzas aerodinámicas útiles de sustentación y traslación, pero a la vez imponen sobre el helicóptero una reacción que en caso de no ser compensada gira la aeronave en sentido contrario al de las palas del rotor principal. Es el par de reacción que se compensa precisamente con el rotor de cola. Algunas veces debe explicarse este fenómeno con mayor precisión y para ello decimos que el rotor principal es un cuerpo rígido unido al fuselaje del helicóptero.
Así, pues, cuando el motor o motores transmiten fuerzas para que gire el rotor principal resulta que el fuselaje recibe fuerzas iguales y contrarias que se llaman técnicamente par de reacción. Entonces, el helicóptero, sin compensación de este momento, tiende a girar en sentido contrario al de las palas del rotor principal.
Todos los helicópteros de rotor único deben disponer de un sistema compensador del par de reacción.
Por supuesto hay que excluir los helicópteros que tienen dos rotores principales que giran en sentido contrario, como el Chinook, o como los helicópteros de rotores coaxiales, que giran en sentidos opuestos. Estas aeronaves no precisan de sistema adicional auxiliar de compensación pues son los propios rotores principales los que se ocupan de hacerlo. Así las cosas, llegamos a la conclusión de que todos los helicópteros «clásicos» tienen sistema compensador del par de reacción. La mayor parte utilizan el sistema de rotor de cola. Este rotor produce un empuje lateral y como actúa a cierta distancia del centro de gravedad del helicóptero origina el momento compensador oportuno.
No todos los helicópteros de rotor principal único utilizan rotor de cola. Hay helicópteros de esta clase que no tienen rotor de cola. ¿Cómo consiguen, entonces, la compensación del par de reacción?
¿Cómo funciona NOTAR?
Como decíamos al principio de esta anotación, hace más de 25 años que Hughes Helicopters fabricó una aeronave de demostración para el Ejército USA con una tecnología que denominó NOTAR (acrónimo de la expresión NO TAil Rotor), esto es, sin rotor de cola. En Diciembre de 1981 Hughes voló el OH-6A, un helicóptero sin rotor de cola, y más tarde vimos al MD 520N, 600N y otros.
Esquema de funcionamiento del sistema NOTAR
La ilustración muestra el esquema de un helicóptero de este tipo. La técnica NOTAR se basa en practicar una o dos ranuras a lo largo del fuselaje posterior del helicóptero a través de la cuales se permite la salida de una cortina de aire a presión. Un compresor centrífugo presuriza el aire en el interior del fuselaje. El aire que sale de la ranura crea un flujo circular que se pega al dorso del fuselaje por una doble acción: por el llamado efecto Coanda y también por la colaboración de la estela descendente del rotor principal.
El efecto Coanda se debe a la viscosidad del aire y pone de manifiesto que un fluido se adhiere a la superficie curvada del sólido por el que discurre, siempre que el giro al que es obligado no sobrepase un cierto límite. El efecto Coanda se manifiesta de forma muy típica en el caso del chorro de agua del grifo (chorro bien formado) que sigue la curvatura de una cuchara u objeto curvado que pongamos debajo de él.
Pues bien, al amparo de estos dos efectos, fundamentalmente el de Coanda, es posible eliminar el rotor de cola y originar una fuerza lateral de compensación según este modo. En vuelo estacionario la cortina de aire que se forma a partir de la ranura aumenta la circulación del flujo de aire en ese lado (aumenta la curvatura del flujo) si se mide con relación al flujo que pasa por el lado opuesto del fuselaje, que no tiene ranura. En consecuencia aparece una fuerza aerodinámica que es el empuje que sirve propósitos de compensar el par de reacción. El lector no debe extrañarse de la presencia de esta fuerza. Algunos jugadores de fútbol de calidad pueden dar al balón un «efecto» (un giro) que curva la trayectoria de la pelota. Y hemos de convenir que si se curva la trayectoria del balón es que aparece una fuerza que hace tal desplazamiento, hay más flujo en un lado de la pelota que en el otro y la trayectoria de curva.
El sistema NOTAR hace uso del aire a presión que no es expulsado por la ranura lateral. Esta parte de aire continúa hacia atrás donde sale por un conducto cuya área de salida es de sección variable. Este flujo produce el resto del empuje necesario para compensar el par de reacción y tiene una función importante en el vuelo de traslación.
Las cosas cambian, precisamente, cuando el helicóptero está en vuelo de traslación. Ahora la estela de aire que produce el rotor principal se inclina por efecto de la velocidad de la aeronave y el sistema pierde efectividad pues la estela no favorece, como antes, la creación de la cortina de aire. Para compensar el par de reacción en este caso se hace uso de estabilizadores y del empuje que produce la tobera de área de salida variable.
La mayoría de operadores destacan de estos helicópteros sus menores emisiones de ruido, lo que los hacen mucho más confortables, así como la seguridad en tierra para el personal
El sistema NOTAR goza del favor de algunos operadores aéreos que aprecian su bajo nivel de ruido, también la seguridad en tierra para el personal de servicio de la aeronave, y elimina obviamente el problema de impacto de las palas del rotor de cola con el suelo.
