Ala del rotor

Un ala giratoria es un rotor o ala de sustentación que gira para proporcionar sustentación aerodinámica. En general, un rotor puede girar sobre un eje que está alineado sustancialmente de forma vertical o de lado a lado (envergadura). Las tres clases se han estudiado para su uso como rotores de sustentación y se han utilizado varias variaciones en aeronaves de tamaño completo, aunque solo el ala giratoria de eje vertical se ha generalizado en helicópteros como el helicóptero .

Algunos tipos proporcionan sustentación a velocidad cero hacia adelante, lo que permite el despegue y aterrizaje vertical (VTOL), como en el caso del helicóptero . Otros, especialmente los tipos de giro libre sin motor, requieren velocidad hacia adelante de la misma manera que una aeronave de ala fija , como en el caso del autogiro . Muchos también pueden proporcionar empuje hacia adelante si es necesario.

Se han ideado muchas formas ingeniosas de convertir el giro de un rotor en sustentación aerodinámica . Los distintos tipos de alas de rotor se pueden clasificar según el eje del rotor. Los tipos incluyen: ^{[1] [2]}

Eje vertical

• Alas rotatorias convencionales como las que utilizan los helicópteros modernos .

Eje horizontal en sentido transversal

• Rotor de ala: rotor de eje horizontal con sección aerodinámica que crea la sustentación primaria.
• Rotor Magnus: un rotor que crea sustentación a través del efecto Magnus.
  • Rotor Flettner : un rotor Magnus cilíndrico liso con placas de extremo de disco.
  • Rotor Thom: un cilindro que gira suavemente con múltiples discos a lo largo de su longitud.
• Rotor cicloidal o ciclorotor : conjunto de perfiles aerodinámicos de sustentación horizontal que giran alrededor del borde de un rotor de eje horizontal de apoyo. (Puede tener o no motor). Una aeronave con un ala de rotor cicloidal se denomina ciclogiro . Algunos ejemplos son los híbridos que comprenden un rotor cicloidal alrededor de un cilindro Magnus central.
• Ventilador de flujo cruzado: ventilador cilíndrico con lamas en un conducto con forma.

Eje horizontal longitudinal

• Rotor de elevación radial: un rotor con un eje sustancialmente longitudinal que crea elevación a través de la variación cíclica del paso.
  • Ala autopropulsada o rotor de sustentación radial: una hélice o rotor con el eje de rotación en ángulo con respecto al flujo de aire para crear una variación cíclica en el paso y, por lo tanto, un componente de sustentación radial.
  • Hélice de sustentación radial con control de paso cíclico: una hélice capaz de generar un componente de sustentación lateral.

Los helicópteros convencionales tienen rotores de eje vertical. Los tipos principales incluyen el helicóptero con rotores motorizados que proporcionan tanto sustentación como empuje, y el autogiro con rotores sin motor que proporcionan solo sustentación. También hay varios tipos híbridos, especialmente el girodino que tiene un rotor motorizado y propulsión delantera independiente, y el rotor detenido en el que el rotor deja de girar para actuar como un ala fija en vuelo hacia adelante.

Cuando un cuerpo giratorio pasa a través del aire en ángulo recto con respecto a su eje de giro, experimenta una fuerza lateral en la tercera dimensión. Este efecto Magnus fue demostrado por primera vez en un cilindro giratorio por Gustav Magnus en 1872. Si el eje del cilindro está alineado en sentido transversal (de lado a lado), el movimiento hacia adelante a través del aire genera sustentación. El cuerpo giratorio no necesita ser un cilindro y se han estudiado muchas formas relacionadas. ^{[2] [3]}

El rotor Flettner está formado por un cilindro Magnus con una placa terminal de disco en cada extremo. El hidroavión estadounidense Plymouth AA-2004 tenía rotores Flettner en lugar de las alas principales y logró vuelos cortos en 1924. ^[2]

El ventilador de flujo cruzado consta de una disposición de aspas que corren paralelas a un eje central y están alineadas radialmente, con el ventilador parcialmente o totalmente encerrado en un conducto moldeado. Debido a la forma específica, al girar el ventilador, el aire entra por un extremo del conducto, pasa a través del ventilador y se expulsa por el otro extremo.

El FanWing es un rotor de sustentación que utiliza este principio. Puede proporcionar empuje hacia adelante expulsando aire hacia atrás y aumentar la sustentación, incluso a velocidades aerodinámicas muy bajas, al succionar también el aire hacia abajo. ^[4] En 2007 se hizo volar un prototipo de UAV.

Durante la Segunda Guerra Mundial, Focke-Wulf propuso el Triebflügel , en el que un ala de rotor impulsada por un tipjet se ubica alrededor de la cintura del fuselaje. El modo de operación propuesto era aterrizar y despegar como un avión de cola , utilizando el ala como un rotor convencional. Luego, la aeronave se inclinaría hasta el vuelo horizontal y la sustentación se proporcionaría mediante la variación cíclica del paso de las alas del rotor, con los estatorreactores de la punta del ala ahora en ángulo para proporcionar empuje hacia adelante. ^[5]

Unos años más tarde se diseñó el prototipo de caza de ala circular estadounidense Vought XF5U con grandes hélices de sustentación radial. Estas se inclinaban hacia arriba cuando la aeronave estaba en tierra, lo que creaba una variación cíclica en el ángulo de ataque o cabeceo de las palas cuando la aeronave se movía hacia adelante. Esta variación cíclica inducía un componente de sustentación radial en las palas, cuando estaban en el segmento horizontal de rotación, que tenía como objetivo aumentar la sustentación del ala. ^[1] Se completó un prototipo de avión, pero el proyecto se cerró antes de que el prototipo hubiera volado.

• Elevador motorizado
• Convertiplano

• Foshag, WF y Boehler, GD; Revisión y evaluación preliminar de sistemas aeronáuticos de ala giratoria de eje horizontal de sustentación (HARWAS) , Aerophysics Co., 1969.
• Seifert, Jost; "Una revisión del efecto Magnus en la aeronáutica", Progress in Aerospace Sciences Vol. 55, Elsevier, 2012, páginas 17–45.