Helicóptero radiocontrolado

Un helicóptero radiocontrolado (también helicóptero RC ) es un modelo de avión que se distingue de un avión RC por las diferencias en construcción, aerodinámica y entrenamiento de vuelo. Existen varios diseños básicos de helicópteros RC, de los cuales algunos (como los que tienen control de paso colectivo ) son más maniobrables que otros. Los diseños más maniobrables suelen ser más difíciles de volar, pero se benefician de mayores capacidades acrobáticas . ^[1]

Los controles de vuelo permiten a los pilotos controlar el colectivo (o acelerador, en helicópteros de paso fijo), los controles cíclicos ( cabeceo y balanceo ) y el rotor de cola ( guiñada ). ^[2] Controlarlos al unísono permite que el helicóptero realice las mismas maniobras que los helicópteros de tamaño completo, como el vuelo estacionario y el vuelo hacia atrás, y muchas otras maniobras que los helicópteros de tamaño completo no pueden, como el vuelo invertido (donde el control de paso colectivo proporciona un paso de pala negativo para mantener el helicóptero en posición invertida, y los controles de cabeceo/guiñada deben ser invertidos por el piloto). ^[3]

Los diversos controles del helicóptero se efectúan mediante pequeños servomotores , comúnmente conocidos como servos. Normalmente se utiliza un sensor de giroscopio de estado sólido en el control del rotor de cola ( guiñada ) para contrarrestar el movimiento de la cola inducido por la reacción del viento y el par motor. ^[4] La mayoría de los helicópteros más nuevos también tienen giroestabilización en los otros dos ejes de rotación ( cabeceo y balanceo ). Este giroscopio de 3 ejes se suele llamar controlador flybarless , llamado así porque elimina la necesidad de un flybar mecánico . ^[5]

Los motores solían ser de dos tiempos alimentados con metanol, pero ahora son más comunes los motores eléctricos sin escobillas combinados con una batería de polímero de litio (LiPo) de alto rendimiento, que ofrecen una mayor eficiencia, rendimiento y vida útil en comparación con los motores con escobillas, mientras que la disminución de los precios los pone al alcance de los aficionados. También se utilizan motores de gasolina y turbinas a reacción. ^[6]

Al igual que los helicópteros de tamaño normal, los rotores de los helicópteros modelo giran a gran velocidad y pueden causar lesiones graves. Se han producido varias muertes, algunas tan recientemente como en 2013.

Las fuentes de energía más comunes de los helicópteros de control remoto son el combustible incandescente (también llamado combustible nitro, nitrometano - metanol ), las baterías eléctricas, la gasolina (gasolina) y los motores de turbina. Durante los primeros 40 años, los helicópteros de combustible incandescente fueron el tipo más común que se produjo. Sin embargo, en los últimos 10 años, los helicópteros de propulsión eléctrica han madurado hasta un punto en el que la potencia y los tiempos de vuelo son mejores, pero por lo general no tan largos como los helicópteros de combustible incandescente.

Existen dos tipos principales de sistemas para controlar los rotores principales: el de mezcla mecánica y el de mezcla electrónica cíclica/de paso colectivo (eCCPM). La mayoría de los primeros helicópteros utilizaban mezcla mecánica. Hoy en día, casi todos los helicópteros de radiocontrol utilizan eCCPM. ^[7]

Los helicópteros eléctricos prácticos son un desarrollo reciente, pero se han desarrollado rápidamente y se han vuelto más comunes, superando a los helicópteros de combustible incandescente en el uso común. Los helicópteros de turbina también están aumentando en popularidad, aunque su alto costo los pone fuera del alcance de la mayoría de las personas.

Los primeros helicópteros RC fueron propulsados ​​por motores de combustión ( combustible Glow o nitro , así como gas o gasolina como fuente de combustible). Las "clases" originales de helicópteros se basaban en el tamaño del motor. Por ejemplo, un helicóptero con un motor de 0,30 pulgadas cúbicas (4,9 cm3 ⁾ era un helicóptero de clase 30 y un helicóptero con un motor de 0,90 pulgadas cúbicas (14,7 cm3 ⁾ se denominaba helicóptero de clase 90. Cuanto más grande y potente sea el motor, más grande será la pala del rotor principal que puede girar y, por lo tanto, más grande será el avión en general. El tiempo de vuelo típico para los helicópteros nitro es de 7 a 15 minutos, dependiendo del tamaño del motor y la puesta a punto.

A mediados de los años 90 aparecieron dos pequeños helicópteros eléctricos: el Kalt Whisper y el Kyosho EP Concept, que volaban con 7 u 8 baterías de níquel-cadmio de 1,2 Ah y motores con escobillas. Sin embargo, los motores con escobillas del tamaño del 540 estaban al límite de consumo de corriente, a menudo de 20 a 25 amperios en los motores más potentes, por lo que los problemas con las escobillas y el conmutador eran habituales.

Los recientes avances en la tecnología de baterías están haciendo que los vuelos eléctricos sean más factibles en términos de tiempo de vuelo. Las baterías de polímero de litio (LiPo) pueden proporcionar la alta corriente necesaria para acrobacias aéreas de alto rendimiento y, al mismo tiempo, siguen siendo muy livianas. Los tiempos de vuelo típicos son de 4 a 12 minutos, según el estilo de vuelo y la capacidad de la batería.

En el pasado, los helicópteros eléctricos se utilizaban principalmente en interiores debido a su pequeño tamaño y a la ausencia de humos. En los últimos años, los helicópteros eléctricos de mayor tamaño, aptos para vuelos al aire libre y acrobacias avanzadas, se han convertido en una realidad y se han vuelto muy populares. Su silencio los ha hecho muy populares para lugares de vuelo cercanos a zonas residenciales y en lugares como Alemania , donde existen estrictas restricciones de ruido. Los helicópteros nitro también se han convertido a propulsión eléctrica mediante kits comerciales y caseros.

El modelo de helicóptero teledirigido más pequeño que se ha fabricado (Guinness World Records 2014) es el Silverlit Nano Falcon XS, que se vende en muchas jugueterías (aunque se controla por infrarrojos, no por radio), tiendas de electrónica y tiendas de Internet, y cuesta unos 30 dólares (28 libras esterlinas). El siguiente en tamaño es el Nano Falcon, que anteriormente ostentaba el récord del helicóptero teledirigido más pequeño.

Varios modelos compiten por el título del helicóptero teledirigido más pequeño que no se fabrica en serie, entre ellos la familia de microhelicópteros Pixelito, la familia Proxflyer y el robot volador Micro .

Una innovación reciente es la de los helicópteros eléctricos coaxiales . El control de dirección sencillo del sistema y la ausencia de par motor han hecho que, en los últimos años, sea un buen candidato para los modelos pequeños destinados a principiantes o para uso en interiores. Los modelos de este tipo, como en el caso de un helicóptero a escala real, eliminan el par motor y pueden tener una respuesta de control extremadamente rápida, ambas características muy pronunciadas en un modelo CCPM . La mayoría de los modelos más económicos no tienen plato cíclico, sino que utilizan un tercer rotor en la cola para proporcionar control de cabeceo. Estos helicópteros no tienen control de alabeo y tienen una movilidad limitada.

Si bien un modelo coaxial es muy estable y puede volar en interiores incluso en espacios reducidos, un helicóptero de este tipo tiene una velocidad de avance limitada, especialmente en exteriores. La mayoría de los modelos son de paso fijo, es decir, el paso colectivo de las palas no se puede controlar, además, el control cíclico solo se aplica al rotor inferior. Compensar incluso la brisa más leve hace que el modelo ascienda en lugar de volar hacia adelante incluso con la aplicación completa del cíclico . Se han realizado construcciones coaxiales más avanzadas con dos platos oscilantes y/o control de paso (comunes para helicópteros coaxiales a escala real como Kamovs ) como modelos en proyectos individuales, pero no han visto el mercado masivo a partir de 2014 ^[actualizar].

Más recientemente, los diseños multirrotor se han vuelto populares tanto en el hobby de RC como en la investigación de vehículos aéreos no tripulados (UAV). Estos vehículos utilizan un sistema de control electrónico y sensores electrónicos para estabilizar la aeronave. Los multirrotor son generalmente más asequibles, más fáciles de construir y más simples de operar que los helicópteros RC. Esto hizo que las aeronaves multirrotor fueran una plataforma atractiva para proyectos de aviones a escala amateur y fotografía aérea. ^{[9] [10]}

Los helicópteros Nitro RC se clasifican en las siguientes clases:

• Tamaño 30: Motor de 0,3 pulgadas cúbicas, palas principales de 550 a 600 mm
• Tamaño 50: Motor de 0,5 pulgadas cúbicas, palas principales de 600 a 620 mm
• Tamaño 60: Motor de 0,6 pulgadas cúbicas
• Tamaño 90: motor de 0,9 pulgadas cúbicas, palas principales de 690 a 710 mm

Los helicópteros RC modernos se clasifican generalmente según la longitud de las palas principales (con pocas excepciones). Las clases más comunes son:

• Micro (cuchillas principales de menos de 200 mm)
• Mini (hojas de 240-420 mm): clásicamente llamadas 300-450.
• 500 (425-500 mm)
• 600 (600 mm)
• 700 (tamaño de competición estándar)
• 800

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Los helicópteros RC generalmente requieren entre 3 y 7 canales para el control (aunque también existen micro helicópteros que utilizan un sistema de control infrarrojo de 2 canales). Los helicópteros pequeños de paso fijo utilizan una radio de 4 canales ( acelerador , elevador , alerón , timón ); mientras que los modelos de paso colectivo necesitan un mínimo de 5 canales ( acelerador , paso colectivo , elevador , alerón y timón ). El sexto canal se usa a menudo para la ganancia del giroscopio. El séptimo canal se usa comúnmente para el control del regulador del motor para los modelos propulsados ​​por combustible. Debido a la interacción normal de los diversos mecanismos de control, las radios avanzadas incluyen funciones de mezcla ajustables, como acelerador/colectivo y acelerador/timón. ^[11] Los precios de las radios varían entre $ 50 y $ 3000 USD.

Los primeros sistemas de control por radio utilizaban modulación de amplitud (AM) para transmitir sus señales. A finales de los años 70, la modulación de frecuencia (FM) se hizo más común.

A partir del sistema transmisor Spektrum DX6 Park Flyer en 2006, los vuelos RC comenzaron a abandonar varias frecuencias más bajas que estaban sujetas a interferencias y eran menos confiables que los nuevos protocolos de espectro ensanchado. Sistemas como Spektrum y JR utilizan el método de espectro ensanchado de secuencia directa (DSSS) DSM2 y, posteriormente, DSMX, donde transmiten en un par de canales fijos elegidos cuando se encienden la radio y el receptor. Cualquier sistema posterior evitaría el uso de estos canales y continuaría buscando otro par de canales sin usar.

Los sistemas como el espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS) que utiliza Futaba emplean saltos de frecuencia en la banda de 2,4 GHz en lugar de las distintas frecuencias de los rangos inferiores de MHz. La ventaja es que las radios ya no utilizan una frecuencia fija durante el vuelo, lo que mitiga el riesgo de interferencia en esa frecuencia fija.

Con cualquiera de los dos métodos, muchas radios pueden transmitir a la vez sin interferirse entre sí. Los sistemas Futaba cambian de frecuencia aproximadamente cada dos milisegundos, por lo que incluso si dos transmisores están utilizando el mismo canal, no lo hacen durante mucho tiempo. El piloto no notará ningún comportamiento anormal del modelo en la 1/500ª de segundo en que interfieran. Esto le da a uno la ventaja de encender un transmisor sin tener en cuenta los canales que están utilizando las radios de otros pilotos.

Una desventaja de la frecuencia de 2,4 GHz es que se deben tomar precauciones durante la instalación, ya que ciertos materiales, como la fibra de carbono, pueden enmascarar la señal. En algunos casos, es necesario utilizar receptores de satélite con antenas secundarias para mantener una mejor línea de visión con la radio transmisora . Otro inconveniente es que aún no se ha desarrollado un estándar de 2,4 GHz, por lo que se pueden mezclar receptores y transmisores independientemente de su respectivo fabricante.

Aprender a volar un helicóptero RC de paso colectivo requiere tiempo y práctica. Muchos modelistas se unen a un club para recibir instrucciones de pilotos RC experimentados o siguen guías en línea. ^[12]

Los helicópteros RC suelen tener al menos cuatro controles: balanceo - paso cíclico, elevador (paso cíclico de adelante hacia atrás), timón (guiñada) y paso/acelerador (paso colectivo/potencia). ^[3] Para un vuelo simple, la radio suele estar configurada de manera que el paso sea de alrededor de -1 grado con el acelerador al 0%, y de alrededor de 10 grados con el acelerador al 100%. También es necesario modular el acelerador junto con el paso para que el modelo mantenga una velocidad de rotor constante. Esto es beneficioso para un rendimiento de vuelo uniforme y suave.

Si se desea un rendimiento acrobático "3D", se utiliza el modo de vuelo con el acelerador automático o ralentí hacia arriba . En este modo, el paso colectivo varía desde su límite negativo con el acelerador al 0 % hasta su límite positivo con el acelerador al 100 %. El acelerador, por otro lado, se modula automáticamente para mantener una velocidad de rotor constante y normalmente está en su valor más bajo cuando el acelerador está centrado y el paso es 0. Este modo permite que el rotor produzca un empuje hacia arriba (mediante el uso de un paso negativo) que, cuando el modelo está invertido, permite un vuelo invertido sostenido. Normalmente se utiliza una radio de computadora más avanzada para este tipo de vuelo, que permite la personalización de la mezcla de acelerador y colectivo.

Los controles cíclicos y de guiñada no son por definición diferentes en estos dos modos, aunque los pilotos 3D pueden configurar sus modelos para que respondan mucho mejor.

La construcción suele ser de plástico, plástico reforzado con vidrio, aluminio o fibra de carbono. Las palas del rotor suelen estar hechas de madera, fibra de vidrio o fibra de carbono. Los modelos suelen adquirirse en forma de kit de uno de los aproximadamente doce fabricantes más conocidos y su montaje completo lleva entre 5 y 20 horas.

Estos modelos de helicópteros contienen muchas partes móviles análogas a las de los helicópteros de tamaño completo, desde el plato cíclico hasta el rotor y todo lo demás.

La construcción de helicópteros debe ser más precisa que la de los modelos de aviones de ala fija, porque los helicópteros son susceptibles incluso a las más pequeñas vibraciones, que pueden causar problemas cuando el helicóptero está en vuelo.

Además, el pequeño tamaño y el bajo peso de los helicópteros de radiocontrol y sus componentes implica que las entradas de control, especialmente las cíclicas (cabeceo y balanceo), pueden tener una respuesta muy rápida y provocar una velocidad de rotación mucho más rápida que la entrada equivalente que podría producir en una aeronave de tamaño normal. Esta respuesta rápida puede hacer que el modelo sea innecesariamente difícil de volar. Por este motivo, la mayoría de los helicópteros de radiocontrol tienen una barra estabilizadora o un equipo de estabilización electrónico.

Para reducir la complejidad mecánica y aumentar la precisión del control del plato cíclico, algunos modelos de helicópteros utilizan una mezcla de paso cíclico/colectivo .

Históricamente, los vuelos acrobáticos en helicóptero se han realizado siguiendo las reglas de la Federación Aeronáutica Internacional , que para los helicópteros se denominan F3C. Estas incluyen una rutina predeterminada de vuelo estacionario y acrobacias.

Una forma avanzada de vuelo en helicóptero RC se denomina 3D. Durante el vuelo 3D , los helicópteros realizan acrobacias avanzadas , a veces en forma de estilo libre o en un conjunto predeterminado de movimientos elaborados por los organizadores de la competencia. Hay varias competencias 3D en todo el mundo, dos de las más conocidas son el 3D Masters en el Reino Unido y el eXtreme Flight Championship (XFC) en los Estados Unidos.

En 2008, la Federación Aeronáutica Internacional introdujo la clase F3N como clase provisional para la competición internacional en 3D y en 2010, en la reunión plenaria del CIAM, la F3N obtuvo la aprobación formal para la competición a partir del 1 de enero de 2011.

Las reglas de F3N están diseñadas para proporcionar un estándar de evaluación consistente en todo el mundo y brindarles a los países la oportunidad de presentar un equipo en un campeonato mundial que se lleva a cabo cada dos años. F3N se lleva a cabo de manera similar a 3D Masters y 3DX con 3 tipos de rondas compuestas por maniobras establecidas, vuelo libre y vuelo con música.

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Si bien algunas empresas utilizan multicópteros RC para fotografía aérea a baja altitud , filmación, vigilancia y observación o inspección remota, los helicópteros RC no se utilizan comúnmente con fines comerciales. Una excepción notable es la pulverización de cultivos con helicópteros RC grandes como el Yamaha R-MAX .

Las regulaciones de la Administración Federal de Aviación de los Estados Unidos de 2006 que prohíben los vuelos de modelos RC y vehículos aéreos no tripulados (UAV) comerciales se han actualizado para exigir una certificación formal de la FAA antes de que se les permita volar a cualquier altitud en los Estados Unidos. ^[13] Todos los propietarios comerciales deben registrarse en la FAA, así como aprobar una prueba de conocimientos. Los operadores no comerciales deben registrarse solo si los modelos que vuelan pesan más de 0,55 libras (250 g).

La mayoría de los helicópteros RC utilizan un transmisor portátil con una antena que envía señales al receptor del helicóptero, normalmente una frecuencia de radio de 27 MHz, 49 MHz o 2,4 GHz. ^[14] Algunos modelos también utilizan radios infrarrojas. Las radios infrarrojas tienen la desventaja de que pueden verse interferidas por la luz solar o las luces fluorescentes, ^[15] lo que las hace más adecuadas para helicópteros RC de interior.

Los controles de radio generalmente tienen dos palancas que se utilizan para controlar el movimiento del helicóptero. En un transmisor de 4 canales, hay cuatro modos diferentes en los que se pueden configurar las palancas de control: ^[16]

• Modo 1: el joystick izquierdo controla los movimientos de cabeceo y guiñada, mientras que el joystick derecho controla los movimientos del acelerador y el balanceo.
• Modo 2: el joystick izquierdo controla los movimientos del acelerador y de guiñada, mientras que el joystick derecho controla los movimientos de cabeceo y balanceo.
• Modo 3: el joystick izquierdo controla los movimientos de cabeceo y balanceo, mientras que el joystick derecho controla los movimientos del acelerador y la guiñada.
• Modo 4: el joystick izquierdo controla los movimientos del acelerador y del balanceo, mientras que el joystick derecho controla los movimientos de cabeceo y guiñada.

Los transmisores pueden incluir ajustes para cada eje para corregir cualquier movimiento no deseado del helicóptero.

Algunos transmisores de radio incluyen un cable de carga para cargar la batería del helicóptero utilizando las propias baterías del transmisor.

Algunos helicópteros RC se pueden controlar desde un teléfono inteligente o una tableta . Los controles suelen realizarse mediante una aplicación descargada del fabricante del helicóptero y, a menudo, se parecen a los controles físicos de un transmisor o utilizan el acelerómetro integrado en el dispositivo móvil.

Los helicópteros controlados por infrarrojos se pueden controlar con un emisor de infrarrojos conectado a la interfaz de conector de audio de 3,5 mm de un dispositivo móvil. ^[17]

Otro método de comunicación utilizado es el Wi-Fi . La computadora incorporada del helicóptero crea su propia red inalámbrica , a la que se conecta el dispositivo móvil habilitado con Wi-Fi y se comunica con el helicóptero. ^[18]

Los helicópteros "modelo" pueden ser peligrosos. Para evitar accidentes, es necesario tomar precauciones de seguridad, realizar un mantenimiento adecuado y comprender la mecánica y las características de vuelo de los modelos. ^[19] Los modelistas que vuelan en sitios autorizados deben seguir las normas de seguridad designadas por las organizaciones nacionales de aeromodelismo. En los Estados Unidos, la Academy of Model Aeronautics (AMA) publica y actualiza las normas de seguridad para todas las operaciones de aeromodelismo, incluidos los modelos de ala fija y rotatoria. ^[20] En 2014, varias organizaciones interesadas en los sistemas de aeronaves no tripuladas, en colaboración con la Administración Federal de Aviación, lanzaron una nueva campaña educativa para promover el vuelo seguro y responsable y proporcionar orientación a los aficionados y usuarios comerciales. ^[21]

En julio de 2013, un hombre suizo de 41 años fue encontrado muerto en Mauensee cerca de su helicóptero modelo. Tenía "heridas graves en la cabeza y en los brazos". ^[22]

Un incidente ocurrido en septiembre de 2013 en la ciudad de Nueva York puso de relieve los posibles peligros de los helicópteros modelo controlados a distancia cuando un entusiasta de 19 años, que tenía mucha experiencia en volar helicópteros controlados a distancia, murió después de que una de las palas de su helicóptero golpeara su cabeza. ^[23]

Los helicópteros en miniatura son helicópteros controlados a distancia con un peso que varía desde unos pocos gramos hasta cien gramos. La mayoría de los que se fabrican son juguetes destinados a aficionados y entusiastas. Además, hay muchas empresas que fabrican prototipos para aplicaciones militares y de seguridad. Los helicópteros en miniatura son demostraciones populares de las últimas tecnologías en miniaturización . ^[24]

Ejemplos de este tipo de modelos miniaturizados son el E-Flite Blade CX y CX2 y el Picoo Z , un popular modelo de consumo. Junto con el Proxflyer , un prototipo y base para muchos modelos de producción. Un último ejemplo es un prototipo único y un elemento de demostración de tecnología que fue desarrollado por Seiko Epson y mostrado en la Exposición Internacional de Robótica en Tokio: el robot volador Seiko Epson Micro .

• IRCHA

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