Helicóptero

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Un helicóptero es un tipo de aeronave de alas giratorias en la que la sustentación y el empuje son proporcionados por rotores que giran horizontalmente . Esto le permite al helicóptero despegar y aterrizar verticalmente , flotar y volar hacia adelante, hacia atrás y lateralmente. Estos atributos permiten que los helicópteros se utilicen en áreas congestionadas o aisladas donde las aeronaves de ala fija y muchas formas de aeronaves de despegue y aterrizaje cortos ( STOL ) o de despegue corto y aterrizaje vertical ( STOVL ) no pueden funcionar sin una pista .

En 1942, el Sikorsky R-4 se convirtió en el primer helicóptero en alcanzar la producción a gran escala . ^{[1] [2]}

Aunque la mayoría de los diseños anteriores utilizaban más de un rotor principal, la configuración de un solo rotor principal acompañado de un rotor de cola antipar vertical (es decir, unicóptero, que no debe confundirse con el monocóptero de una sola pala ) se ha convertido en la configuración de helicóptero más común. Sin embargo, los helicópteros de dos rotores principales (bicópteros), ya sea en configuraciones de rotores en tándem o transversales , a veces se utilizan debido a su mayor capacidad de carga útil que el diseño de monorrotor, y los helicópteros de rotor coaxial , de rotor basculante y compuestos también vuelan hoy en día. Los helicópteros cuadrirrotor ( cuadricópteros ) fueron pioneros ya en 1907 en Francia y, junto con otros tipos de multicópteros , se han desarrollado principalmente para aplicaciones especializadas como los drones .

La palabra inglesa helicóptero es una adaptación de la palabra francesa hélicoptère , acuñada por Gustave Ponton d'Amécourt en 1861, que se origina del griego helix ( ἕλιξ ), genitivo helikos (ἕλῐκος), "hélice, espiral, remolino, convolución" ^[3] y pteron ( πτερόν ) "ala". ^{[4] [5]} En un proceso de reestructuración , la palabra es a menudo (erróneamente, desde un punto de vista etimológico) percibida por los hablantes de inglés como compuesta por heli- y -copter , lo que lleva a palabras como helipuerto y cuadricóptero . ^{[6] [7]} Los apodos en inglés para "helicóptero" incluyen "chopper", "copter", "heli" y "whirlybird". En el ejército de los Estados Unidos , la jerga común es "helo", que se pronuncia con una "e" larga. ^{[ Aclaración necesaria ]}

Un helicóptero es un tipo de aeronave de alas giratorias en la que la sustentación y el empuje son proporcionados por uno o más rotores que giran horizontalmente. ^[8] Por el contrario, el autogiro (o autogiro) y el girodino tienen un rotor que gira libremente durante todo o parte de la envolvente de vuelo, y dependen de un sistema de empuje independiente para impulsar la aeronave hacia adelante, de modo que el flujo de aire hace girar el rotor para proporcionar sustentación. El helicóptero compuesto también tiene un sistema de empuje independiente, pero continúa suministrando energía al rotor durante el vuelo normal. ^{[ cita requerida ]}

El sistema de rotor, o más simplemente rotor , es la parte giratoria de un helicóptero que genera sustentación . Un sistema de rotor puede estar montado horizontalmente, como los rotores principales, proporcionando sustentación vertical, o puede estar montado verticalmente, como un rotor de cola, para proporcionar empuje horizontal para contrarrestar el par de torsión de los rotores principales. El rotor consta de un mástil, un cubo y palas de rotor. ^{[ cita requerida ]}

El mástil es un eje cilíndrico de metal que se extiende hacia arriba desde la transmisión. En la parte superior del mástil se encuentra el punto de fijación de las palas del rotor, llamado buje. Los sistemas de rotor principal se clasifican según cómo se fijan las palas del rotor y cómo se mueven en relación con el buje. Hay tres tipos básicos: sin bisagras, completamente articulado y oscilante; aunque algunos sistemas de rotor modernos utilizan una combinación de estos. ^{[ cita requerida ]}

La mayoría de los helicópteros tienen un solo rotor principal, pero el par creado por su resistencia aerodinámica debe ser contrarrestado por un par opuesto. El diseño que Igor Sikorsky eligió para su VS-300 fue un rotor de cola más pequeño. El rotor de cola empuja o tira contra la cola para contrarrestar el efecto del par, y esta se ha convertido en la configuración más común para el diseño de helicópteros, generalmente al final de un brazo de cola . ^{[ cita requerida ]}

Algunos helicópteros utilizan otros controles antipar en lugar del rotor de cola, como el ventilador entubado (llamado Fenestron o FANTAIL ) y el NOTAR . El NOTAR proporciona un control antipar similar a la forma en que un ala desarrolla sustentación mediante el uso del efecto Coandă en el brazo de cola. ^[9]

El uso de dos o más rotores horizontales que giran en direcciones opuestas es otra configuración utilizada para contrarrestar los efectos del par en la aeronave sin depender de un rotor de cola antipar. Esto permite que la potencia que normalmente se requiere desviar para el rotor de cola se aplique por completo a los rotores principales, lo que aumenta la eficiencia energética y la capacidad de elevación de la aeronave. Hay varias configuraciones comunes que utilizan el efecto de contrarrotación para beneficiar al helicóptero:

• Los rotores en tándem son dos rotores que giran en sentido contrario, uno montado detrás del otro. ^[10]
• Los rotores transversales son un par de rotores contrarrotativos montados transversalmente en los extremos de las alas fijas o de las estructuras de los estabilizadores. En la actualidad, se utilizan en rotores basculantes ; algunos de los primeros modelos de helicópteros los utilizaban.
• Los rotores coaxiales son dos rotores contrarrotativos montados uno encima del otro con el mismo eje.
• Los rotores entrelazados son dos rotores que giran en sentido contrario y están montados uno cerca del otro en un ángulo suficiente para permitir que los rotores se entrelazan sobre la parte superior de la aeronave sin colisionar. La aeronave que utiliza este sistema se conoce como sincroptero .
• Los multirrotores utilizan tres o más rotores. También se utilizan términos específicos según la cantidad exacta de rotores, como tricóptero , cuadricóptero , hexacóptero y octocóptero para tres rotores, cuatro rotores, seis rotores y ocho rotores respectivamente, de los cuales el cuadricóptero es el más común. Los multirrotores se utilizan principalmente en drones y su uso en aeronaves con un piloto humano es poco frecuente. ^{[ cita requerida ]}

Los diseños de chorro de punta permiten que el rotor se impulse a través del aire y evitan generar torque. ^[11]

El número, tamaño y tipo de motor(es) utilizado en un helicóptero determina el tamaño, la función y la capacidad del diseño de ese helicóptero. Los primeros motores de helicópteros eran dispositivos mecánicos simples, como bandas de goma o husillos, que relegaban el tamaño de los helicópteros a juguetes y modelos pequeños. Durante medio siglo antes del primer vuelo en avión, se utilizaron motores de vapor para avanzar en el desarrollo de la comprensión de la aerodinámica de los helicópteros, pero la potencia limitada no permitió el vuelo tripulado. La introducción del motor de combustión interna a fines del siglo XIX se convirtió en un punto de inflexión para el desarrollo de los helicópteros, ya que comenzaron a desarrollarse y producirse motores que eran lo suficientemente potentes como para permitir que los helicópteros pudieran elevar a humanos. ^{[ cita requerida ]}

Los primeros diseños de helicópteros utilizaban motores hechos a medida o motores rotativos diseñados para aviones, pero pronto fueron reemplazados por motores de automóvil más potentes y motores radiales . El factor más limitante del desarrollo de helicópteros durante la primera mitad del siglo XX fue que la cantidad de potencia producida por un motor no era capaz de superar el peso del motor en vuelo vertical. Esto se superó en los primeros helicópteros exitosos utilizando los motores más pequeños disponibles. Cuando se desarrolló el motor plano y compacto , la industria de los helicópteros encontró un motor más liviano que se adaptaba fácilmente a los helicópteros pequeños, aunque los motores radiales continuaron utilizándose para helicópteros más grandes. ^{[ cita requerida ]}

Los motores de turbina revolucionaron la industria de la aviación; y el motor de turboeje para uso en helicópteros, iniciado en diciembre de 1951 por el mencionado Kaman K-225, finalmente proporcionó a los helicópteros un motor con una gran cantidad de potencia y una penalización de peso baja. Los turboejes también son más confiables que los motores de pistón, especialmente cuando producen los altos niveles de potencia sostenidos que requiere un helicóptero. El motor de turboeje pudo escalarse al tamaño del helicóptero que se estaba diseñando, de modo que todos los modelos de helicópteros, excepto los más ligeros, están propulsados ​​por motores de turbina en la actualidad. ^{[ cita requerida ]}

Los motores a reacción especiales desarrollados para impulsar el rotor desde las puntas del rotor se denominan jets de punta . Los jets de punta impulsados ​​por un compresor remoto se denominan jets de punta fría, mientras que los impulsados ​​por escape de combustión se denominan jets de punta caliente. Un ejemplo de un helicóptero de jet frío es el Sud-Ouest Djinn , y un ejemplo de helicóptero de jet de punta caliente es el YH-32 Hornet . ^{[ cita requerida ]}

Algunos helicópteros radiocontrolados y vehículos aéreos no tripulados más pequeños, de tipo helicóptero , utilizan motores eléctricos o motores de motocicleta. ^[12] Los helicópteros radiocontrolados también pueden tener motores de pistón que utilizan combustibles distintos a la gasolina, como el nitrometano . Algunos motores de turbina que se utilizan comúnmente en helicópteros también pueden utilizar biodiésel en lugar de combustible para aviones. ^{[13] [14]}

También hay helicópteros propulsados ​​por humanos .

Un helicóptero tiene cuatro entradas de control de vuelo: el cíclico, el colectivo, los pedales antipar y el acelerador. El control cíclico suele estar situado entre las piernas del piloto y se denomina comúnmente palanca cíclica o simplemente cíclico . En la mayoría de los helicópteros, el cíclico es similar a un joystick. Sin embargo, el Robinson R22 y el Robinson R44 tienen un sistema de control cíclico de barra oscilante único y algunos helicópteros tienen un control cíclico que desciende a la cabina desde arriba. ^{[ cita requerida ]}

El control se llama cíclico porque cambia el paso cíclico de las palas principales. El resultado es inclinar el disco del rotor en una dirección particular, lo que hace que el helicóptero se mueva en esa dirección. Si el piloto empuja el cíclico hacia adelante, el disco del rotor se inclina hacia adelante y el rotor produce un empuje en la dirección hacia adelante. Si el piloto empuja el cíclico hacia un lado, el disco del rotor se inclina hacia ese lado y produce un empuje en esa dirección, lo que hace que el helicóptero flote lateralmente. ^{[ cita requerida ]}

El control de paso colectivo o colectivo se encuentra en el lado izquierdo del asiento del piloto con un control de fricción configurable para evitar movimientos involuntarios. El colectivo cambia el ángulo de paso de todas las palas del rotor principal de manera colectiva (es decir, todas al mismo tiempo) e independientemente de su posición. Por lo tanto, si se realiza una entrada colectiva, todas las palas cambian por igual, y el resultado es que el helicóptero aumenta o disminuye su altitud. ^{[ cita requerida ]}

Un plato cíclico controla el paso colectivo y cíclico de las palas principales. El plato cíclico se mueve hacia arriba y hacia abajo, a lo largo del eje principal, para cambiar el paso de ambas palas. Esto hace que el helicóptero empuje el aire hacia abajo o hacia arriba, dependiendo del ángulo de ataque . El plato cíclico también puede cambiar su ángulo para mover el ángulo de las palas hacia adelante o hacia atrás, o hacia la izquierda y la derecha, para hacer que el helicóptero se mueva en esas direcciones. ^{[ cita requerida ]}

Los pedales antipar están ubicados en la misma posición que los pedales del timón de dirección en un avión de ala fija y tienen una función similar, es decir, controlar la dirección en la que apunta el morro del avión. Al aplicar el pedal en una dirección determinada, se modifica el paso de las palas del rotor de cola, lo que aumenta o reduce el empuje producido por el rotor de cola y hace que el morro se desvíe en la dirección del pedal aplicado. Los pedales modifican mecánicamente el paso del rotor de cola, alterando así la cantidad de empuje producido. ^{[ cita requerida ]}

Los rotores de los helicópteros están diseñados para funcionar en un rango estrecho de RPM . ^{[15] [16] [17] [18] [19]} El acelerador controla la potencia producida por el motor, que está conectado al rotor mediante una transmisión de relación fija. El propósito del acelerador es mantener suficiente potencia del motor para mantener las RPM del rotor dentro de los límites permitidos de modo que el rotor produzca suficiente sustentación para el vuelo. En los helicópteros monomotor, el control del acelerador es una empuñadura giratoria estilo motocicleta montada en el control colectivo, mientras que los helicópteros bimotor tienen una palanca de potencia para cada motor. ^{[ cita requerida ]}

Un helicóptero compuesto tiene un sistema adicional de empuje y, por lo general, pequeñas alas fijas cortas . Esto descarga el rotor en crucero, lo que permite ralentizar su rotación , aumentando así la velocidad máxima de la aeronave. El Lockheed AH-56A Cheyenne desviaba hasta el 90% de la potencia de su motor a una hélice de empuje durante el vuelo hacia adelante. ^[20]

Hay tres condiciones básicas de vuelo para un helicóptero: vuelo estacionario, vuelo hacia adelante y la transición entre los dos.

El vuelo estacionario es la parte más difícil de volar un helicóptero. Esto se debe a que un helicóptero genera su propio aire racheado mientras está en vuelo estacionario, que actúa contra el fuselaje y las superficies de control de vuelo. El resultado son entradas de control y correcciones constantes por parte del piloto para mantener el helicóptero donde se requiere que esté. ^[21] A pesar de la complejidad de la tarea, las entradas de control en un vuelo estacionario son simples. El cíclico se utiliza para eliminar la deriva en el plano horizontal, es decir, para controlar hacia adelante y hacia atrás, derecha e izquierda. El colectivo se utiliza para mantener la altitud. Los pedales se utilizan para controlar la dirección o rumbo de la nariz . Es la interacción de estos controles lo que hace que el vuelo estacionario sea tan difícil, ya que un ajuste en cualquiera de los controles requiere un ajuste de los otros dos, creando un ciclo de corrección constante. ^{[ cita requerida ]}

Cuando un helicóptero pasa de vuelo estacionario a vuelo hacia adelante, entra en un estado llamado sustentación traslacional , que proporciona sustentación adicional sin aumentar la potencia. Este estado, por lo general, ocurre cuando la velocidad aerodinámica alcanza aproximadamente 16–24 nudos (30–44 km/h; 18–28 mph), y puede ser necesario para que un helicóptero pueda volar. ^{[ cita requerida ]}

En vuelo hacia adelante, los controles de vuelo de un helicóptero se comportan más como los de un avión de ala fija. Aplicar presión hacia adelante en el cíclico hará que el morro se incline hacia abajo, con el consiguiente aumento de la velocidad aerodinámica y pérdida de altitud. El cíclico hacia atrás hará que el morro se incline hacia arriba, lo que ralentiza el helicóptero y hace que ascienda. Aumentar el colectivo (potencia) mientras se mantiene una velocidad aerodinámica constante inducirá un ascenso, mientras que disminuir el colectivo provocará un descenso. La coordinación de estas dos entradas, colectivo hacia abajo más cíclico hacia atrás o colectivo hacia arriba más cíclico hacia adelante, dará como resultado cambios de velocidad aerodinámica mientras se mantiene una altitud constante. Los pedales cumplen la misma función tanto en un helicóptero como en un avión de ala fija, para mantener un vuelo equilibrado. Esto se hace aplicando una entrada de pedal en la dirección que sea necesaria para centrar la bola en el indicador de viraje y alabeo . ^{[ cita requerida ]}

Debido a las características operativas del helicóptero (su capacidad para despegar y aterrizar verticalmente y para mantenerse en vuelo estacionario durante períodos prolongados de tiempo, así como las propiedades de manejo de la aeronave en condiciones de baja velocidad aerodinámica ), ha demostrado ser ventajoso para realizar tareas que anteriormente no eran posibles con otras aeronaves o que requerían mucho tiempo o trabajo para lograr en tierra. Hoy en día, los usos del helicóptero incluyen el transporte de personas y carga, usos militares, construcción, extinción de incendios, búsqueda y rescate , turismo , transporte médico, aplicación de la ley, agricultura, noticias y medios de comunicación y observación aérea , entre otros. ^[22]

Un helicóptero utilizado para transportar cargas conectadas a cables largos o eslingas se llama grúa aérea . Las grúas aéreas se utilizan para colocar equipos pesados, como torres de transmisión de radio y grandes unidades de aire acondicionado, en la parte superior de edificios altos, o cuando se debe elevar un elemento en un área remota, como una torre de radio elevada en la cima de una colina o montaña. Los helicópteros se utilizan como grúas aéreas en la industria maderera para levantar árboles de terrenos donde los vehículos no pueden viajar y donde las preocupaciones ambientales prohíben la construcción de carreteras. ^[23] Estas operaciones se conocen como palangre debido a la eslinga larga y única que se utiliza para transportar la carga. ^[24] En el servicio militar, los helicópteros suelen ser útiles para la entrega de cargas suspendidas de gran tamaño que no cabrían dentro de los aviones de carga ordinarios: piezas de artillería, maquinaria grande (radares de campo, equipos de comunicaciones, generadores eléctricos) o paletas de carga a granel. En operaciones militares, estas cargas útiles a menudo se entregan a lugares remotos que se vuelven inaccesibles por terrenos montañosos o fluviales, o buques de guerra en el mar. ^{[ cita requerida ]}

En la recopilación de noticias electrónicas , los helicópteros han proporcionado vistas aéreas de algunas noticias importantes, y lo han estado haciendo desde fines de la década de 1960. Los helicópteros también se han utilizado en películas, tanto delante como detrás de la cámara. ^[25]

La mayor operación individual con helicópteros no combatientes de la historia fue la operación de gestión de desastres que siguió al desastre nuclear de Chernóbil en 1986. Cientos de pilotos participaron en misiones de lanzamiento desde el aire y de observación, y realizaron docenas de salidas al día durante varios meses. ^{[ cita requerida ]}

El término " helitack " hace referencia al uso de helicópteros para combatir incendios forestales . ^[26] Los helicópteros se utilizan para la extinción aérea de incendios (bombardeos de agua) y pueden estar equipados con tanques o llevar helibuckets . Los helibuckets, como el Bambi Bucket, se suelen llenar sumergiéndolos en lagos, ríos, embalses o tanques portátiles. Los tanques instalados en los helicópteros se llenan con una manguera mientras el helicóptero está en tierra o se extrae agua de lagos o embalses a través de un esnórquel colgante mientras el helicóptero se cierne sobre la fuente de agua. Los helicópteros helitack también se utilizan para transportar a los bomberos, que descienden en rapel hasta zonas inaccesibles, y para reabastecerlos. Los helicópteros de extinción de incendios más comunes incluyen variantes del Bell 205 y el helitanker Erickson S-64 Aircrane. ^{[ cita requerida ]}

Los helicópteros se utilizan como ambulancias aéreas para asistencia médica de emergencia en situaciones en las que una ambulancia no puede llegar fácil o rápidamente al lugar, o no puede transportar al paciente a un centro médico a tiempo. Los helicópteros también se utilizan cuando los pacientes necesitan ser transportados entre instalaciones médicas y el transporte aéreo es el método más práctico. Un helicóptero ambulancia aérea está equipado para estabilizar y proporcionar un tratamiento médico limitado a un paciente durante el vuelo. El uso de helicópteros como ambulancias aéreas a menudo se conoce como " MEDEVAC ", y los pacientes se denominan "transportados por aire" o "medevaced". Este uso fue pionero en la Guerra de Corea , cuando el tiempo para llegar a un centro médico se redujo a tres horas de las ocho horas necesarias en la Segunda Guerra Mundial , y se redujo aún más a dos horas durante la Guerra de Vietnam . ^[27] En el servicio naval, una función principal de los helicópteros de rescate es recuperar rápidamente a la tripulación derribada involucrada en accidentes que ocurren durante el lanzamiento o la recuperación a bordo de portaaviones. En años pasados, esta función la realizaban los destructores que escoltaban al portaaviones, pero desde entonces los helicópteros han demostrado ser mucho más efectivos. ^{[ cita requerida ]}

Los departamentos de policía y otras agencias de aplicación de la ley utilizan helicópteros para perseguir sospechosos y patrullar los cielos. Dado que los helicópteros pueden lograr una vista aérea única, a menudo se utilizan junto con la policía en tierra para informar sobre las ubicaciones y los movimientos de los sospechosos. A menudo están equipados con equipos de iluminación y detección de calor para persecuciones nocturnas.

Las fuerzas militares utilizan helicópteros de ataque para llevar a cabo ataques aéreos sobre objetivos terrestres. Estos helicópteros están equipados con lanzamisiles y miniguns . Los helicópteros de transporte se utilizan para transportar tropas y suministros donde la falta de una pista de aterrizaje haría imposible el transporte mediante aeronaves de ala fija. El uso de helicópteros de transporte para entregar tropas como fuerza de ataque a un objetivo se conoce como " asalto aéreo ". Las empresas desarrollan sistemas de helicópteros de sistemas aéreos no tripulados (UAS) de diversos tamaños para tareas de reconocimiento y vigilancia militar . Las fuerzas navales también utilizan helicópteros equipados con sonar de inmersión para la guerra antisubmarina , ya que pueden operar desde pequeños barcos. ^{[ cita requerida ]}

Las compañías petroleras alquilan helicópteros para trasladar rápidamente a los trabajadores y las piezas a los sitios de perforación remotos ubicados en el mar o en lugares remotos. La ventaja de la velocidad con respecto a los barcos hace que el alto costo operativo de los helicópteros sea rentable para garantizar que las plataformas petroleras sigan funcionando. Varias compañías se especializan en este tipo de operaciones. ^{[ cita requerida ]}

La NASA desarrolló Ingenuity , un helicóptero de 1,8 kg (4,0 lb) utilizado para estudiar Marte (junto con un rover). Comenzó a prestar servicio en febrero de 2021 y fue retirado debido a un daño sostenido en las palas del rotor en enero de 2024 después de 73 salidas. Como la atmósfera marciana es 100 veces más delgada que la de la Tierra, sus dos palas giran a cerca de 3000 revoluciones por minuto, aproximadamente 10 veces más rápido que la de un helicóptero terrestre. ^[28]

En 2017, se enviaron 926 helicópteros civiles por 3.680 millones de dólares, encabezados por Airbus Helicopters con 1.870 millones de dólares por 369 helicópteros, Leonardo Helicopters con 806 millones de dólares por 102 (solo los primeros tres trimestres), Bell Helicopter con 696 millones de dólares por 132, luego Robinson Helicopter con 161 millones de dólares por 305. ^[29]

En octubre de 2018, la flota de helicópteros en servicio y almacenada de 38.570 con operadores civiles o gubernamentales estaba liderada por Robinson Helicopter con un 24,7%, seguido de Airbus Helicopters con un 24,4%, luego Bell con un 20,5 y Leonardo con un 8,4%, Russian Helicopters con un 7,7%, Sikorsky Aircraft con un 7,2%, MD Helicopters con un 3,4% y otros con un 2,2%. El modelo más extendido es el Robinson R44 de pistón con 5.600, luego el H125/ AS350 con 3.600 unidades, seguido del Bell 206 con 3.400. La mayoría estaban en América del Norte con un 34,3%, luego en Europa con un 28,0%, seguido de Asia-Pacífico con un 18,6%, América Latina con un 11,6%, África con un 5,3% y Oriente Medio con un 1,7%. ^[30]

Las primeras referencias del vuelo vertical proceden de China. Desde alrededor del año 400 a. C., ^[31] los niños chinos han jugado con juguetes voladores de bambú (o peonzas chinas). ^{[32] [33] [34]} Este helicóptero de bambú gira haciendo rodar un palo unido a un rotor. El giro crea sustentación y el juguete vuela cuando se suelta. ^[31] El libro taoísta Baopuzi del siglo IV d. C. de Ge Hong (抱朴子"Maestro que abraza la simplicidad") describe algunas de las ideas inherentes a los aviones de ala giratoria. ^[35]

Diseños similares al juguete de helicóptero chino aparecieron en algunas pinturas renacentistas y otras obras. ^[36] En los siglos XVIII y principios del XIX, los científicos occidentales desarrollaron máquinas voladoras basadas en el juguete chino. ^[37]

No fue hasta principios de la década de 1480, cuando el erudito italiano Leonardo da Vinci creó un diseño para una máquina que podría describirse como un " tornillo aéreo ", que se registró algún avance hacia el vuelo vertical. Sus notas sugerían que construyó pequeños modelos voladores, pero no había indicaciones de ninguna disposición para evitar que el rotor hiciera girar la nave. ^{[38] [39]} A medida que el conocimiento científico aumentó y se hizo más aceptado, la gente continuó persiguiendo la idea del vuelo vertical. ^{[ cita requerida ]}

En julio de 1754, el ruso Mijaíl Lomonosov había desarrollado un pequeño coaxial modelado a imagen de la peonza china pero accionado por un dispositivo de resorte enrollado ^[37] y lo demostró a la Academia Rusa de Ciencias . Estaba accionado por un resorte y se sugirió como un método para levantar instrumentos meteorológicos . En 1783, Christian de Launoy y su mecánico , Bienvenido, utilizaron una versión coaxial de la peonza china en un modelo que consistía en plumas de vuelo de pavo contrarrotativas ^[37] como palas del rotor, y en 1784, lo demostraron a la Academia Francesa de Ciencias . Sir George Cayley , influenciado por una fascinación infantil con la peonza voladora china, desarrolló un modelo de plumas, similar al de Launoy y Bienvenido, pero accionado por bandas de goma. A finales de siglo, había progresado hasta utilizar láminas de estaño para las palas del rotor y resortes para la energía. Sus escritos sobre sus experimentos y modelos influirían en los futuros pioneros de la aviación. ^{[38] Más tarde, en 1870,} Alphonse Pénaud desarrollaría helicópteros de juguete con rotor coaxial, también propulsados ​​por bandas de goma. Uno de estos juguetes, que les regaló su padre, inspiraría a los hermanos Wright a perseguir el sueño de volar. ^[40]

En 1861, la palabra "helicóptero" fue acuñada por Gustave de Ponton d'Amécourt , un inventor francés que demostró un pequeño modelo impulsado por vapor. Si bien se celebró como un uso innovador de un nuevo metal, el aluminio, el modelo nunca despegó del suelo. La contribución lingüística de D'Amecourt sobreviviría para eventualmente describir el vuelo vertical que había imaginado. La energía a vapor también fue popular entre otros inventores. En 1877, el ingeniero, inventor y pionero aeronáutico italiano Enrico Forlanini desarrolló un helicóptero no tripulado impulsado por un motor de vapor . Se elevó a una altura de 13 metros (43 pies), donde permaneció durante 20 segundos, después de un despegue vertical desde un parque en Milán . ^[41] Milán ha dedicado su aeropuerto de la ciudad a Enrico Forlanini, también llamado Aeropuerto de Linate , ^[42] así como el parque cercano, el Parco Forlanini. ^[43] El diseño de Emmanuel Dieuaide, impulsado a vapor, presentaba rotores contrarrotativos accionados a través de una manguera desde una caldera en el suelo. ^[38] En 1887, el inventor parisino Gustave Trouvé construyó y voló un modelo de helicóptero eléctrico atado. ^{[ cita requerida ]}

En julio de 1901 tuvo lugar el vuelo inaugural del helicóptero de Hermann Ganswindt en Berlín-Schöneberg; probablemente se trató del primer vuelo con motor de un aparato más pesado que el aire en el que viajaban seres humanos. Max Skladanowsky filmó el acontecimiento , pero aún no se ha publicado . ^[44]

En 1885, Thomas Edison recibió 1000 dólares estadounidenses (equivalentes a 34 000 dólares actuales) de James Gordon Bennett, Jr. para realizar experimentos con el fin de desarrollar el vuelo. Edison construyó un helicóptero y utilizó el papel de cotización bursátil para crear algodón pólvora , con el que intentó impulsar un motor de combustión interna. El helicóptero resultó dañado por explosiones y uno de sus trabajadores sufrió quemaduras graves. Edison informó que se necesitaría un motor con una relación de tres a cuatro libras por caballo de fuerza producido para tener éxito, según sus experimentos. ^[45] Ján Bahýľ , un inventor eslovaco , adaptó el motor de combustión interna para impulsar su modelo de helicóptero que alcanzó una altura de 0,5 metros (1,6 pies) en 1901. El 5 de mayo de 1905, su helicóptero alcanzó los 4 metros (13 pies) de altitud y voló más de 1500 metros (4900 pies). ^[46] En 1908, Edison patentó su propio diseño de un helicóptero propulsado por un motor de gasolina con cometas de caja unidas a un mástil mediante cables para un rotor, ^[47] pero nunca voló. ^[48]

En 1906, dos hermanos franceses, Jacques y Louis Breguet , comenzaron a experimentar con perfiles aerodinámicos para helicópteros. En 1907, esos experimentos dieron como resultado el Gyroplane No.1 , posiblemente el primer ejemplo conocido de un cuadricóptero. Aunque hay cierta incertidumbre sobre la fecha, en algún momento entre el 14 de agosto y el 29 de septiembre de 1907, el Gyroplane No. 1 elevó a su piloto en el aire aproximadamente 0,6 metros (2 pies) durante un minuto. ^[1] El Gyroplane No.  1 demostró ser extremadamente inestable y requirió un hombre en cada esquina de la estructura del avión para mantenerlo estable. Por esta razón, los vuelos del Gyroplane No.  1 se consideran el primer vuelo tripulado de un helicóptero, pero no un vuelo libre o sin ataduras. ^{[ cita requerida ]}

Ese mismo año, el también inventor francés Paul Cornu diseñó y construyó el helicóptero Cornu , que utilizaba dos rotores contrarrotativos de 6,1 metros (20 pies) impulsados ​​por un motor Antoinette de 24 hp (18 kW) . El 13 de noviembre de 1907, elevó a su inventor a 0,3 metros (1 pie) y permaneció en el aire durante 20 segundos. Aunque este vuelo no superó el vuelo del autogiro n.° 1, se informó que fue el primer vuelo verdaderamente libre con un piloto. ^{[n 1]} El helicóptero de Cornu completó algunos vuelos más y alcanzó una altura de casi 2,0 metros (6,5 pies), pero demostró ser inestable y fue abandonado. ^[1]

En 1909, J. Newton Williams, de Derby, Connecticut, y Emile Berliner , de Washington, DC, volaron un helicóptero "en tres ocasiones" en el laboratorio de Berliner en el barrio Brightwood de Washington . ^[49]

En 1911, el filósofo y economista esloveno Ivan Slokar patentó una configuración de helicóptero. ^{[50] [51] [52]}

El inventor danés Jacob Ellehammer construyó el helicóptero Ellehammer en 1912. Consistía en un armazón equipado con dos discos contrarrotatorios, cada uno de los cuales estaba provisto de seis aspas alrededor de su circunferencia. Después de las pruebas en interiores, el aparato fue demostrado al aire libre y realizó varios despegues libres. Los experimentos con el helicóptero continuaron hasta septiembre de 1916, cuando volcó durante el despegue, destruyendo sus rotores. ^[53]

Durante la Primera Guerra Mundial , Austria-Hungría desarrolló el PKZ , un prototipo de helicóptero experimental, del que se construyeron dos aviones. ^{[ cita requerida ]}

A principios de la década de 1920, el argentino Raúl Pateras-Pescara de Castelluccio , mientras trabajaba en Europa, demostró una de las primeras aplicaciones exitosas del paso cíclico. ^[1] Los rotores biplanos coaxiales contrarrotativos podían deformarse para aumentar y disminuir cíclicamente la sustentación que producían. El eje del rotor también podía inclinarse hacia adelante unos pocos grados, lo que permitía que el avión se moviera hacia adelante sin una hélice separada para empujarlo o tirarlo. Pateras-Pescara también pudo demostrar el principio de autorrotación  . En enero de 1924, se probó el helicóptero n.° 1 de Pescara, pero se descubrió que tenía poca potencia y no podía levantar su propio peso. Su 2F tuvo mejor desempeño y estableció un récord. ^[54] El gobierno británico financió más investigaciones de Pescara que dieron como resultado el helicóptero n.° 3, propulsado por un motor radial de 250 caballos de fuerza (190 kW) que podía volar hasta diez minutos. ^{[55] [56]}

En marzo de 1923, la revista Time informó que Thomas Edison envió a George de Bothezat una felicitación por el exitoso vuelo de prueba del helicóptero. Edison escribió: "Hasta donde yo sé, ustedes han producido el primer helicóptero exitoso". El helicóptero fue probado en McCook's Field y permaneció en el aire durante 2 minutos y 45 segundos a una altura de 15 pies. ^[57]

El 14 de abril de 1924, el francés Étienne Oehmichen estableció el primer récord mundial de helicóptero reconocido por la Fédération Aéronautique Internationale (FAI), al volar su helicóptero cuadricóptero 360 metros (1180 pies). ^[58] El 18 de  abril de 1924, Pescara batió el récord de Oemichen, volando una distancia de 736 metros (2415 pies) ^[54] (casi 0,80 kilómetros o 0,5 millas) en 4 minutos y 11 segundos (unos 13 km/h u 8 mph), manteniendo una altura de 1,8 metros (6 pies). ^[59] El 4  de mayo, Oehmichen completó el primer vuelo de helicóptero en circuito cerrado de un kilómetro (0,62 millas) en 7 minutos y 40 segundos con su aparato número 2. ^{[1] [60]}

En Estados Unidos, George de Bothezat construyó el helicóptero cuadricóptero De Bothezat Helicopter para el Servicio Aéreo del Ejército de los Estados Unidos, pero el Ejército canceló el programa en 1924 y el avión fue desguazado. ^{[ cita requerida ]}

Albert Gillis von Baumhauer , ingeniero aeronáutico holandés, comenzó a estudiar el diseño de helicópteros en 1923. Su primer prototipo "voló" ("saltó" y se mantuvo en el aire en realidad) el 24 de septiembre de 1925, ^[61] con el capitán del brazo aéreo del ejército holandés Floris Albert van Heijst a los controles. Los controles que utilizó van Heijst fueron inventos de von Baumhauer, el cíclico y el colectivo . ^{[62] [63]} El Ministerio de Aviación británico concedió patentes a von Baumhauer para sus controles cíclicos y colectivos el 31  de enero de 1927, bajo el número de patente 265.272. ^{[ cita requerida ]}

En 1927, ^[64] el alemán Engelbert Zaschka construyó un helicóptero equipado con dos rotores, en el que se utilizaba un giroscopio para aumentar la estabilidad y que servía como acumulador de energía para el vuelo planeado y el aterrizaje. El avión de Zaschka, el primer helicóptero que funcionó con tanto éxito en miniatura, no sólo se elevaba y descendía verticalmente, sino que era capaz de permanecer estacionario a cualquier altura. ^{[65] [66]}

En 1928, el ingeniero de aviación húngaro Oszkár Asbóth construyó un prototipo de helicóptero que despegó y aterrizó al menos 182 veces, con una duración máxima de vuelo único de 53 minutos. ^{[67] [68]}

En 1930, el ingeniero italiano Corradino D'Ascanio construyó su D'AT3, un helicóptero coaxial. Su máquina relativamente grande tenía dos rotores de dos palas que giraban en sentido contrario. El control se lograba mediante el uso de alas auxiliares o servoaletas en los bordes de salida de las palas, ^[69] un concepto que fue adoptado más tarde por otros diseñadores de helicópteros, incluidos Bleeker y Kaman. Se utilizaron tres pequeñas hélices montadas en la estructura del avión para un control adicional del cabeceo, el alabeo y la guiñada. El D'AT3 ostentaba modestos récords de velocidad y altitud de la FAI para la época, incluyendo altitud (18 m o 59 pies), duración (8 minutos 45 segundos) y distancia volada (1.078 m o 3.540 pies). ^{[69] [70]}

El ingeniero aeronáutico y piloto español Juan de la Cierva inventó el autogiro a principios de la década de 1920, convirtiéndose en el primer helicóptero práctico. ^[71] En 1928, de la Cierva voló con éxito un autogiro a través del Canal de la Mancha, de Londres a París. ^[72] En 1934, un autogiro se convirtió en el primer helicóptero en despegar y aterrizar con éxito en la cubierta de un barco. ^[73] Ese mismo año, el autogiro fue empleado por el ejército español durante la revuelta de Asturias , convirtiéndose en el primer despliegue militar de un helicóptero. Los autogiros también se emplearon en Nueva Jersey y Pensilvania para entregar correo y periódicos antes de la invención del helicóptero. ^[74] Aunque carece de una verdadera capacidad de vuelo vertical, el trabajo sobre el autogiro constituye la base para el análisis de helicópteros. ^[75]

En la Unión Soviética, Boris N. Yuriev y Alexei M. Cheremukhin, dos ingenieros aeronáuticos que trabajaban en el Instituto Central Aerohidrodinámico (TsAGI), construyeron y volaron el helicóptero monorrotor de sustentación TsAGI 1-EA, que utilizaba una estructura de tubos abiertos, un rotor principal de sustentación de cuatro palas y dos juegos de rotores antipar de dos palas de 1,8 metros (5,9 pies) de diámetro: un juego de dos en el morro y un juego de dos en la cola. Propulsado por dos motores M-2, copias mejoradas del motor rotativo Gnome Monosoupape 9 Tipo B-2 de 100 CV de potencia de la Primera Guerra Mundial, el TsAGI 1-EA realizó varios vuelos a baja altitud. ^[76] El 14 de agosto de 1932, Cheremukhin logró llevar el 1-EA a una altitud no oficial de 605 metros (1.985 pies), rompiendo el logro anterior de D'Ascanio. Sin embargo, como la Unión Soviética aún no era miembro de la FAI , el récord de Cheremukhin permaneció sin reconocer. ^[77]

Nicolas Florine , un ingeniero ruso, construyó el primer aparato de rotores en tándem gemelos que realizó un vuelo libre. Voló en Sint-Genesius-Rode , en el Laboratoire Aérotechnique de Belgique (ahora Instituto von Karman ) en abril de 1933, y alcanzó una altitud de seis metros (20 pies) y una autonomía de ocho minutos. Florine eligió una configuración de co-rotación porque la estabilidad giroscópica de los rotores no se cancelaría. Por lo tanto, los rotores tuvieron que inclinarse ligeramente en direcciones opuestas para contrarrestar el par. El uso de rotores sin bisagras y co-rotación también minimizó la tensión en el casco. En ese momento, era uno de los helicópteros más estables que existían. ^[78]

El Bréguet-Dorand Gyroplane Laboratoire fue construido en 1933. Era un helicóptero coaxial, contrarrotante. Después de muchas pruebas en tierra y un accidente, despegó por primera vez el 26 de junio de 1935. En poco tiempo, el avión estaba batiendo récords con el piloto Maurice Claisse a los mandos. El 14 de diciembre de 1935, estableció un récord de vuelo en circuito cerrado con un diámetro de 500 metros (1.600 pies). ^[79] Al año siguiente, el 26 de septiembre de 1936, Claisse estableció un récord de altura de 158 metros (518 pies). ^[80] Y, finalmente, el 24 de noviembre de 1936, estableció un récord de duración de vuelo de una hora, dos minutos y 50 segundos ^[81] en un circuito cerrado de 44 kilómetros (27 millas) a 44,7 kilómetros por hora (27,8 mph). El avión fue destruido en 1943 por un ataque aéreo aliado en el aeropuerto de Villacoublay . ^[82]

El inventor estadounidense Arthur M. Young comenzó a trabajar en helicópteros modelo en 1928 utilizando motores eléctricos de vuelo estacionario modificados para impulsar la cabeza del rotor. Young inventó la barra estabilizadora y la patentó poco después. Un amigo en común presentó a Young a Lawrence Dale, quien una vez que vio su trabajo le pidió que se uniera a la compañía Bell Aircraft. Cuando Young llegó a Bell en 1941, firmó su patente y comenzó a trabajar en el helicóptero. Su presupuesto era de 250.000 dólares estadounidenses (equivalente a 5,2 millones de dólares actuales) para construir dos helicópteros en funcionamiento. En solo seis meses completaron el primer Bell Model 1, que generó el Bell Model 30 , más tarde sucedido por el Bell 47. ^[83]

Heinrich Focke de Focke-Wulf había comprado una licencia de Cierva Autogiro Company , que según Frank Kingston Smith Sr. , incluía "el sistema de cubo de paso cíclico/colectivo totalmente controlable". A cambio, Cierva Autogiro recibió una licencia cruzada para construir los helicópteros Focke-Achgelis. Focke diseñó el primer helicóptero práctico del mundo, el Focke-Wulf Fw 61 de rotor doble transversal , que voló por primera vez en junio de 1936. Fue demostrado por Hanna Reitsch en febrero de 1938 dentro del Deutschlandhalle en Berlín . ^[84] El Fw 61 estableció una serie de récords de la FAI entre 1937 y 1939, incluidos: altitud máxima de 3427 metros (11 243 pies), distancia máxima de 230 kilómetros (140 millas) y velocidad máxima de 124 kilómetros por hora (77 mph). ^[85] El desarrollo del autogiro quedó en un segundo plano en favor de los helicópteros. ^[86]

Durante la Segunda Guerra Mundial, la Alemania nazi utilizó helicópteros en pequeñas cantidades para observación, transporte y evacuación médica. El sincróptero Flettner Fl 282 Kolibri , que utilizaba la misma configuración básica que el pionero Fl 265 del propio Anton Flettner , se utilizó en los mares Báltico , Mediterráneo y Egeo . ^[87] El Focke-Achgelis Fa 223 Drache , al igual que el Fw 61, utilizaba dos rotores transversales y era el helicóptero más grande de la guerra. ^[88] Los extensos bombardeos de las fuerzas aliadas impidieron que Alemania produjera helicópteros en grandes cantidades durante la guerra.

En Estados Unidos, el ingeniero nacido en Rusia Igor Sikorsky y Wynn Laurence LePage compitieron para producir el primer helicóptero militar estadounidense. LePage recibió los derechos de patente para desarrollar helicópteros inspirados en el Fw 61 y construyó el XR-1 ^[89] en 1941. Mientras tanto, Sikorsky se decidió por un diseño más simple, de un solo rotor, el VS-300 de 1939, que resultó ser el primer diseño práctico de helicóptero con un solo rotor de elevación. Después de experimentar con configuraciones para contrarrestar el par producido por el rotor principal único, Sikorsky se decidió por un rotor único, más pequeño, montado en el brazo de cola. ^{[ cita requerida ]}

Desarrollado a partir del VS-300, el R-4 de Sikorsky de 1942 fue el primer helicóptero producido en serie a gran escala, con una orden de producción de 100 aeronaves. El R-4 fue el único helicóptero aliado que sirvió en la Segunda Guerra Mundial, utilizado principalmente para búsqueda y rescate (por el 1.er Grupo de Comando Aéreo de la USAAF ) en la campaña de Birmania ; ^[90] en Alaska; y en otras áreas con terrenos difíciles. La producción total alcanzó los 131 helicópteros antes de que el R-4 fuera reemplazado por otros helicópteros Sikorsky como el R-5 y el R-6 . En total, Sikorsky produjo más de 400 helicópteros antes del final de la Segunda Guerra Mundial. ^[91]

Mientras LePage y Sikorsky construían sus helicópteros para el ejército, Bell Aircraft contrató a Arthur Young para que le ayudara a construir un helicóptero utilizando el diseño de rotor oscilante de dos palas de Young , que utilizaba una barra estabilizadora con peso colocada en un ángulo de 90° con respecto a las palas del rotor. El posterior helicóptero Modelo 30 de 1943 mostró la simplicidad y facilidad de uso del diseño. El Modelo 30 se convirtió en el Bell 47 de 1945, que se convirtió en el primer helicóptero certificado para uso civil en los Estados Unidos (marzo de 1946). Producido en varios países, el Bell 47 fue el modelo de helicóptero más popular durante casi 30 años. ^{[ cita requerida ]}

En 1951, a instancias de sus contactos en el Departamento de la Marina, Charles Kaman modificó su sincróptero K-225 —un diseño para un concepto de helicóptero de dos rotores iniciado por Anton Flettner en 1939, con el mencionado diseño de motor de pistón Fl 265 en Alemania— con un nuevo tipo de motor, el motor de turboeje . Esta adaptación del motor de turbina proporcionó una gran cantidad de potencia al helicóptero de Kaman con una penalización de peso menor que los motores de pistón, con sus pesados ​​bloques de motor y componentes auxiliares. El 11 de diciembre de 1951, el Kaman K-225 se convirtió en el primer helicóptero propulsado por turbina del mundo. Dos años más tarde, el 26 de marzo de 1954, un HTK-1 de la Marina modificado, otro helicóptero Kaman, se convirtió en el primer helicóptero de dos turbinas en volar. ^[92] Sin embargo, fue el Sud Aviation Alouette II el que se convertiría en el primer helicóptero en ser producido con un motor de turbina. ^[93] 

Décadas después de que se desarrollaran los aviones de ala fija, se desarrollaron helicópteros fiables capaces de realizar vuelos estacionarios estables. Esto se debe en gran medida a que los requisitos de densidad de potencia de los motores eran mayores que los de los aviones de ala fija. Las mejoras en los combustibles y los motores durante la primera mitad del siglo XX fueron un factor decisivo en el desarrollo de los helicópteros. La disponibilidad de motores turboeje ligeros en la segunda mitad del siglo XX condujo al desarrollo de helicópteros más grandes, más rápidos y de mayor rendimiento. Aunque los helicópteros más pequeños y menos costosos siguen utilizando motores de pistón, los motores turboeje son el motor preferido para los helicópteros en la actualidad. ^{[ cita requerida ]}

Existen varias razones por las que un helicóptero no puede volar tan rápido como un avión de ala fija. Cuando el helicóptero está en vuelo estacionario, las puntas exteriores del rotor se desplazan a una velocidad determinada por la longitud de la pala y la velocidad de rotación. Sin embargo, en un helicóptero en movimiento, la velocidad de las palas en relación con el aire depende de la velocidad del helicóptero, así como de su velocidad de rotación. La velocidad de la pala del rotor que avanza es mucho mayor que la del propio helicóptero. Es posible que esta pala supere la velocidad del sonido y, por lo tanto, produzca una resistencia y una vibración mucho mayores . ^{[ cita requerida ]}

Al mismo tiempo, la pala que avanza crea más sustentación al desplazarse hacia adelante, mientras que la pala que retrocede produce menos sustentación. Si el avión acelerara hasta la velocidad del aire a la que giran las puntas de las palas, la pala que retrocede atravesará aire que se mueve a la misma velocidad que la pala y no producirá sustentación alguna, lo que generará tensiones de torsión muy altas en el eje central que pueden hacer que el lado de la pala que retrocede se incline hacia abajo y provocar una pérdida de control. Las palas dobles contrarrotativas evitan esta situación debido a que tienen dos palas que avanzan y dos que retroceden con fuerzas equilibradas. ^{[ cita requerida ]}

Debido a que la pala que avanza tiene una velocidad aerodinámica mayor que la pala que retrocede y genera una asimetría de sustentación , las palas del rotor están diseñadas para "aletear" (elevar y girar) de tal manera que la pala que avanza se levanta y desarrolla un ángulo de ataque menor. Por el contrario, la pala que retrocede se levanta, desarrolla un ángulo de ataque mayor y genera más sustentación. A altas velocidades, la fuerza sobre los rotores es tal que "aletean" excesivamente y la pala que retrocede puede alcanzar un ángulo demasiado alto y entrar en pérdida. Por esta razón, la velocidad aerodinámica máxima segura hacia adelante de un helicóptero recibe una clasificación de diseño llamada V _NE , velocidad, nunca exceder . ^[94] Además, es posible que el helicóptero vuele a una velocidad aerodinámica en la que una cantidad excesiva de la pala que retrocede se detenga, lo que da como resultado una alta vibración, cabeceo hacia arriba y alabeo hacia la pala que retrocede. ^{[ cita requerida ]}

A finales del siglo XX, los diseñadores comenzaron a trabajar en la reducción del ruido de los helicópteros . Las comunidades urbanas a menudo han expresado un gran desagrado por la aviación o los aviones ruidosos, y los helicópteros policiales y de pasajeros pueden ser impopulares debido al sonido. Los rediseños siguieron al cierre de algunos helipuertos de la ciudad y a la acción del gobierno para restringir las rutas de vuelo en parques nacionales y otros lugares de belleza natural. ^{[ cita requerida ]}

Para reducir las vibraciones, todos los helicópteros tienen ajustes de rotor para la altura y el peso. Un helicóptero mal ajustado puede vibrar fácilmente tanto que se deshaga. La altura de las palas se ajusta modificando el paso de las mismas. El peso se ajusta añadiendo o quitando pesos en la cabeza del rotor y/o en las tapas de los extremos de las palas. La mayoría también tienen amortiguadores de vibraciones para la altura y el paso. Algunos también utilizan sistemas de retroalimentación mecánica para detectar y contrarrestar las vibraciones. Normalmente, el sistema de retroalimentación utiliza una masa como "referencia estable" y un enlace de la masa hace funcionar un flap para ajustar el ángulo de ataque del rotor para contrarrestar la vibración. El ajuste puede ser difícil en parte porque la medición de la vibración es difícil, y normalmente requiere acelerómetros sofisticados montados en todo el fuselaje y las cajas de cambios. El sistema de medición de ajuste de vibración de las palas más común es utilizar una lámpara de destello estroboscópica y observar marcas pintadas o reflectores de colores en la parte inferior de las palas del rotor. El sistema tradicional de baja tecnología es montar tizas de colores en las puntas del rotor y ver cómo marcan una sábana de lino. Los sistemas de monitoreo de uso y salud (HUMS) brindan monitoreo de vibraciones y soluciones para el balanceo y la trayectoria del rotor para limitar la vibración. ^[95] La vibración de la caja de cambios generalmente requiere una revisión o reemplazo de la misma. Las vibraciones de la caja de cambios o del tren de transmisión pueden ser extremadamente dañinas para un piloto. Los efectos más graves son dolor, entumecimiento y pérdida de discriminación táctil o destreza. ^{[ cita requerida ]}

En un helicóptero estándar con un solo rotor principal, las puntas de las palas del rotor principal producen un anillo de vórtices en el aire, que es un flujo de aire en espiral que gira de forma circular. A medida que la aeronave avanza, estos vórtices se alejan detrás de la aeronave. ^{[ cita requerida ]}

Al volar con un viento cruzado diagonal hacia adelante, o al moverse en una dirección diagonal hacia adelante, los vórtices giratorios que salen de las palas del rotor principal se alinearán con la rotación del rotor de cola y causarán una inestabilidad en el control del vuelo. ^[96]

Cuando los vórtices de cola que chocan con el rotor de cola giran en la misma dirección, se produce una pérdida de empuje del rotor de cola. Cuando los vórtices de cola giran en la dirección opuesta al rotor de cola, el empuje aumenta. Es necesario utilizar los pedales para ajustar el ángulo de ataque del rotor de cola y compensar estas inestabilidades. ^{[ cita requerida ]}

Estos problemas se deben a que el rotor de cola expuesto corta el aire que rodea la parte trasera del vehículo. Este problema desaparece cuando la cola está canalizada, utilizando un impulsor interno encerrado en la cola y un chorro de aire a alta presión que sale lateralmente de la cola, ya que los vórtices del rotor principal no pueden afectar el funcionamiento de un impulsor interno. ^{[ cita requerida ]}

En el caso de un helicóptero estándar con un solo rotor principal, mantener un vuelo estable con viento cruzado presenta un problema adicional de control de vuelo, ya que los fuertes vientos cruzados desde ciertos ángulos aumentarán o disminuirán la sustentación de los rotores principales. Este efecto también se desencadena en condiciones sin viento al mover la aeronave en diagonal en varias direcciones, dependiendo de la dirección de rotación del rotor principal. ^[97]

Esto puede provocar una pérdida de control y un accidente o aterrizaje brusco cuando se opera a bajas altitudes, debido a la pérdida repentina e inesperada de sustentación y al tiempo y distancia insuficientes disponibles para recuperarse. ^{[ cita requerida ]}

Los helicópteros convencionales utilizan un conjunto de cajas de cambios mecánicas complejas para convertir la alta velocidad de rotación de las turbinas de gas en la baja velocidad necesaria para accionar los rotores principal y de cola. A diferencia de los motores, las cajas de cambios mecánicas no se pueden duplicar (por redundancia) y siempre han sido un punto débil importante en la fiabilidad de los helicópteros. Los fallos catastróficos de los engranajes en vuelo suelen provocar atascos en la caja de cambios y posteriores muertes, mientras que la pérdida de lubricación puede provocar un incendio a bordo. ^{[ cita requerida ]} Otra debilidad de las cajas de cambios mecánicas es su limitación transitoria de potencia, debido a los límites de fatiga estructural. Estudios recientes de la EASA señalan a los motores y las transmisiones como la principal causa de accidentes justo después de los errores del piloto. ^[98]

En cambio, las transmisiones electromagnéticas no utilizan ninguna pieza en contacto, por lo que la lubricación se puede simplificar drásticamente o eliminar. Su redundancia inherente ofrece una buena resistencia a un único punto de fallo. La ausencia de engranajes permite transitorios de alta potencia sin afectar a la vida útil. El concepto de propulsión eléctrica aplicada a helicópteros y propulsión electromagnética fue llevado a la realidad por Pascal Chretien , quien diseñó, construyó y voló el primer helicóptero eléctrico del mundo capaz de transportar personas y volar libremente. El concepto se llevó del modelo de diseño asistido por ordenador conceptual el 10 de septiembre de 2010 a la primera prueba al 30% de potencia el 1 de marzo de 2011, menos de seis meses. La aeronave voló por primera vez el 12 de agosto de 2011. Todo el desarrollo se llevó a cabo en Venelles, Francia. ^{[99] [100]}

Al igual que con cualquier vehículo en movimiento, una operación insegura podría provocar la pérdida de control, daños estructurales o la muerte. A continuación, se incluye una lista de algunos de los posibles peligros para los helicópteros:

• El aterrizaje forzoso se produce cuando la aeronave no tiene suficiente potencia para detener su descenso. Este peligro puede convertirse en un estado de anillo de vórtice si no se corrige a tiempo. ^[101]
• El estado de anillo de vórtices es un peligro inducido por una combinación de baja velocidad aerodinámica, alta potencia y alta tasa de descenso. Los vórtices en la punta del rotor circulan desde el aire de alta presión debajo del disco del rotor hacia el aire de baja presión sobre el disco, de modo que el helicóptero se asienta en su propio flujo de aire descendente. ^[101] Agregar más potencia aumenta la tasa de circulación del aire y agrava la situación. A veces se confunde con el asentamiento con potencia, pero son aerodinámicamente diferentes.
• La pérdida de sustentación de las palas se produce durante vuelos a alta velocidad y es el factor limitante más común de la velocidad de avance de un helicóptero.
• La resonancia del suelo es una vibración que se refuerza a sí misma y que se produce cuando el espaciado entre el avance y el retraso de las palas de un sistema de rotor articulado se vuelve irregular.
• La condición de baja gravedad es un cambio abrupto de un estado de fuerza G positiva a un estado de fuerza G negativa que da como resultado la pérdida de sustentación (disco descargado) y el consiguiente vuelco. Si se aplica el cíclico hacia atrás mientras el disco está descargado, el rotor principal podría golpear la cola y causar una falla catastrófica. ^[102]
• Vuelco dinámico en el que el helicóptero gira sobre uno de los patines y se "tira" hacia un lado (casi como un bucle de tierra de un avión de ala fija ).
• Fallas del tren motriz , especialmente aquellas que ocurren dentro del área sombreada del diagrama de altura-velocidad .
• Fallas del rotor de cola que ocurren debido a un mal funcionamiento mecánico del sistema de control del rotor de cola o una pérdida de la autoridad de empuje del rotor de cola, llamada "pérdida de efectividad del rotor de cola" (LTE).
• Apagón en condiciones de mucho polvo o blanqueamiento en condiciones de nieve.
• Las RPM del rotor bajas se producen cuando el motor no puede impulsar las palas a suficientes RPM para mantener el vuelo.
• Exceso de velocidad del rotor, que puede sobrecargar los cojinetes de paso del cubo del rotor (brinelling) y, si es lo suficientemente grave, provocar la separación de las palas de la aeronave.
• Choques contra cables y árboles debido a operaciones a baja altitud y despegues y aterrizajes en lugares remotos. ^[103]
• Vuelo controlado contra el terreno en el que la aeronave se estrella contra el suelo de forma involuntaria debido a una falta de conocimiento de la situación.
• Golpes en el mástil de algunos helicópteros ^[104]

Wikimedia Commons tiene medios relacionados con Helicópteros .

Busque helicóptero en Wikcionario, el diccionario libre.

• "Helicopterpage.com – Cómo funcionan los helicópteros" Sitio completo que explica diferentes aspectos de los helicópteros y cómo funcionan.
• "Aviones que vuelan en línea recta". Artículo de 1935 sobre los primeros desarrollos e investigaciones en el campo de los helicópteros.
• "Vuelos de la imaginación". Artículo de 1918 sobre conceptos de diseño de helicópteros.
• "Las aspas gemelas de un molino de viento hacen volar un barco sin alas" Popular Mechanics , abril de 1936
• Vídeo mudo (con intertítulos en ruso) sobre el helicóptero pionero Cheremukhin/Yuriev TsAGI 1-EA
• Sociedad Americana de Helicópteros
• Graham Warwick (17 de junio de 2016). "Cómo se ha desarrollado el helicóptero". Aviation Week & Space Technology . Pasar de la idea a la realidad llevó mucho más tiempo para el helicóptero que para el avión de ala fija.