01 aula rotores de helicÓpteros - professor moacir

ROTORES DE HELICÓPTEROS

APRESENTAÇÃO

OBJETIVOS

IDENTIFICAR TIPOS DE ROTORES

CONHECER EFEITOS AERODINÂMICOS

DIVISÃO ESTRUTURAL DA AERONAVE DE ASA ROTATIVA

NOMENCLATURA DE PEÇAS DA AERONAVE DE ASA ROTATIVA

FUNCIONAMENTO DE CADA COMPONENTE DOS ROTORES

ROTOR PRINCIPAL

Aula 01 O QUE É UM ROTOR DE HELICÓPTERO?

• O rotor de um helicóptero é um sistema de asas que giram e que tem três funções básicas:

A tesoura superior (1) fixada naárvore do roto aciona o platôgiratório em rotação. A tesourainferior (2) fixada ao cárter imobiliza,em rotação, o platô fixo

FUNÇÕES BÁSICAS DO ROTOR PRINCIPAL

I - Assegurar a propulsão do helicóptero, desenvolvendo uma força aerodinâmica igual e oposta ao peso aparente da aeronave

II - Assegurar a propulsão do helicóptero inclinado essa força aerodinâmica na direção em que se quer deslocar

III – permitir a pilotagem do helicóptero em torno do seu centro de gravidade (CG ) e ao longo de uma trajetória no espaço aéreo

Para permitir estas três funções, o rotor principal é constituído de:

Por um jogo de pás (2 a 7 pás), ligadas ao mastro através da cabeça do rotor; e

pela cabeça do rotor, que é a interface entre as pás e o mastro, fornecendo os três graus de liberdade de movimento para as pá.

Aeronave – divisão - estrutural

punho

Chapéu chinês

Star flex

mastroHaste de comando

tesoura

CONHECENDO UM ROTOR PRINCIPAL

ANTIVIBRADOR DA CABEÇA DO ROTOR - ESQUEMÁTICO

CABEÇA DO ROTOR DA AERONAVE BK-117

CABEÇA DO ROTOR PRINCIPAL EC - 135

TRANSMISSÃO E MOTOR - ESQUILO

MANUTENÇÃO EC-135

A tesoura superior (1) fixada na árvore do Rotor aciona o platô giratório em rotação. A tesoura inferior (2) fixada ao cárter imobiliza,em rotação, o platô fixo.

VARIAÇÃO COLETIVA DO PASSOA rótula desliza ao longo do mastro. A variação de passo é igual nas 3 pás. Na figura acima o passo está aumentando.

VARIAÇÃO CICLICA DO PASSOA rótula não se mexe, mas o platô cíclico se inclina em torno dela. Na figura acima o passo diminui para frente e aumenta para trás.

Árvore ro rotor (mastro)

Rolamento 4 contatos

Barras de sustentaçãoRolamentos de roletes

Comandos do piloto -coletivo

Platô fixo

Platô giratório

Hastes de comando de passo

Alavancas de comando de passo

rolamento

rótula

guia

Conjunto de carteres

– A árvore do rotor (9) acionada pela CTP. Um platô giratório (3) e um platô fixo (4). O platô fixo é acionado pelos comandos do piloto (5) em 3 pontos.Montados numa rótula (12), ele pode: do passo, deslocar-se ao longo do mastro (variação coletiva do passo). A rótula desliza sobre uma guia (11). O platô giratório (montado sobre um rolamento (13) acompanha todos os movimentos do platô fixo e os transmite às alavancas de passo (1) dos punhos das pás por meio de 3hastes de comando de passo (2). Um conjunto de cárteres (10) que, prolongando a guia do platô cíclico, efetua a ligação rígida do mastro sobre a CTP. A árvore eixo do rotor está ligada ao cárter por 1 rolamento de roletes (6) e um rolamento 4 contatos (8) que suporta em vôo a sustentação do rotor e no solo o peso do rotor. Esses esforços são recebidos por 4 barras de sustentação (7) fixadas no piso mecânico

10. Selo labial11. Parafuso trava da pista do rolamento12. Rolamento de roletes13. Roda fônica14. Giclê (lubrificação dos rolamentos domastro)15. Detector de limalha (elétrico)16. Rolamento de esferas (4 contatos)17. Recuperador de óleo18. Instalação mastro/porta satélites19. Recuperador de óleo20. Satélite21. Suspiro22. Bujão (inspeção endoscópia)23. Sede do rolamento24. Placa de centragem do mastro25. Captor magnético (NR)26. Cárter em liga leve

62.4. CABEÇA DO ROTOR PRINCIPAL (C.R.P.)62.4.1. GeneralidadesO elemento básico do rotor é a estrela (STAR),cujos braços (3) são flexíveis em batimento(FLEX).O princípio da cabeça STARFLEX consiste emligar as pás aos braços da estrela por intermédiode um punho rígido que assegura, SEMROLAMENTOS, as funções de:- Batimento- Arrasto- Variação de passo

O punho transmite também os esforços centrífugosda pá à zona central não flexível da estrela.Para tanto existem, entre punho (3) e braço daestrela (1), as seguintes ligações flexíveis:- Um mancal esférico laminado (2) (sanduíchede conchas finas sucessivas de aço e elastômero).- Duas solas de elastômero (4).

1. Braço da estrela (a estrela é feita em lâminado de fibra-de-vidro-resina, moldada epolimerizada a quente).2. Mancal esférico laminado. Flexível em torção,batimento e arrasto. É rígido em compressão.É a “alma” da cabeça, pois todosos movimentos e esforços passam por ele.3. Punhos (fibra-de-vidro e resina em “roving”bobinado).4. Solas de elastômero deformando-se emcisalhamento (rigidez e amortecimento emarrasto).5. Rótula autolubrificante. Centraliza o punhona extremidade do braço da estrela.

Segue os dados acima com visão lateral da estrela e punho

Vantagens da STARFLEX em relação à cabeçaarticulada:- Manutenção quase nula (nenhuma articulação,nenhuma lubrificação).- Caráter à prova de falhas (fail safe) devido aoemprego de materiais compósitos (a deterioraçãoeventual é lenta e visível).- Manutenção “condicional”. Torna-se desnecessáriaa revisão geral.- Concepção modular. Todas as peças sãoaparafusadas. É fácil substituir os elementoscríticos (mancal esférico, solas em elastômero).- Peso reduzido: 55 kg.Em comparação: A CRP do Alouette III pesa105 kg.

Função do batimento das pás

62.4.2. Comportamento Dinâmico da Cabeça do RotorA cabeça STARFLEX é comparável a um rotor articulado com retorno elástico em batimentoe arrasto. O braço da estrela e as solas de elastômero se comportam como molas.

FUNÇÃO “ARRASTO”

VARIAÇÃO DO PASSO

ESFORÇOS CENTRÍFUGOSOs esforços centrífugos são recebidos, através do punho, pelo mancal esférico laminado que rígido em compressão, transmite-os à parte central da estrela onde se equilibram entre si. Os braços da estrela ficam assim descarregados.

Todas as peças da cabeça dorotor são perfeitamente simétricasou guiadas.NENHUMA POSSIBILIDADEDE ERRO NA MONTAGEM/DESMONTAGEM.1. Parafuso de fixação da estrela2. Flange3. Arruela anticorrosão4. Bucha5. Porca6. Placa de encosto das porcas (5)7. Anel batente8. Braçadeira de fixação do suporte (9)9. Suporte de apoio do anel batente (7)10. Prisioneiro para fixação da trança de metalizaçãodo punho11. Parafuso

62.4.3. Componentes da C.R.P.MONTAGEM DA CABEÇA NO MASTRO DO ROTOR1. Estrela (fibra de vidro - resina)2. Mancal esférico laminado (aço - elastômero)3. Punho (fibra de vidro - resina)4. Adaptador de freqüência (3 camadas deelastômero)5. Pino da pá6. Arruelas de liga leve (eventualmente substituídaspor placas de balanceamento)7. Rótula auto-lubrificante centrada sobre abucha DU8. Alavanca de comando de passo9. Estribo de apoio (batente baixo)10. Anel do batente baixo11. Guia de posicionamento da cabeça12. Braço da estrela

AULA II ROTOR TRASEIRO

GENERALIDADES

ÁRVORES DE ACIONAMENTO DO ROTOR DE CAUDA

CONJUNTO MECÂNICO TRASEIRO

PRINCÍPIOS DO ROTOR TRASEIRO

DESCRIÇÃO ESQUEMÁTICA FUNCIONALDO ROTOR TRASEIRO

CARACTERÍSITCAS DO ROTOR

COMPONENTES

65.1. GENERALIDADESO sistema mecânico de transmissão da potência ao rotor de cauda é constituído, a partir datomada de força traseira do GTM, por:

Uma árvore de acoplamento dianteira (1)- Uma árvore de acionamento traseira (2)- Uma caixa de transmissão traseira CTT (3)

A conexão das árvores entre si, no GTM e na caixa de transmissão traseira, é realizada portrês acoplamentos flexíveis "flectores". A árvore de acionamento traseira é longa esuportada por mancais: rolamento de esferas montados sobre anéis em elastômero queamortecem as vibrações do conjunto (amortecedor visco-elástico de flecha e de torção).

ÁRVORES DE ACIONAMENTO DO ROTOR DE CAUDA

1. Acoplamento elástico embuchado de grande diâmetro (Flector)2. Flange de aço colado e rebitado na árvore2A. Flange de "dural" colado e rebitado na árvore3. Tubo de aço4. Flange estriado - "dural"5. Terminal estriado - aço - colado e rebitado no tubo6. Mancal de rolamento de esferas7. Tubo de "dural"8. Flange "dural" colado e rebitado no tubo9. "Flector" embuchado de pequeno diâmetro

CONJUNTO MECÂNICO TRASEIRO

Caixa de Transmissão Traseira

A caixa de transmissão traseira (CTT) é uma espiro-cônico - "Gleason") suportado e protegido por um cárter em liga leve.Os eixos do conjunto cônico giram sobre rolamentos de rolos cônicos padronizados(TIMKEN) que suportam os esforços radiais e os empuxos axiais. A lubrificação do conjunto cônico e das engrenagens se faz por salpico. O calor produzido pelo funcionamento da caixa é inteiramente evacuado por radiaçãodo cárter. EQUIPAMENTO E FIXAÇÃO DA CTT

Par espiro-cônico "GLEASON"Razão de redução = 44/15 2,93≅

EQUIPAMENTO E FIXAÇÃO DA CTT

1. Anel de vedação 2. Visor do nível de óleo (vidro pirex)3. Tampa de abastecimento de óleo (elastômero)4. Filtro. Chapa de latão perfurada 5. Junta chata6. Detetor de limalha e dreno auto - obturante

O estado do par de engrenagens pode ser verificado com ajuda de um endoscópiointroduzido pelo bocal de abastecimento, após a retirada do filtro

ROTOR DE CAUDA DO ESQUILO

1. Guinhol de comando do passo2. Platô fixo3. Rolamento de esferas4. Platô giratório5. Haste de passo6. Cabeça do rotor de cauda7. Eixo do rotor

O platô giratório de comando (4), acionado em rotação, a partir do rotor, pelas duas hastesde comando de passo (5), pode deslizar sobre o eixo do rotor (7).O platô de comando fixo (2) é acionado por um guinhol (1) articulado sobre o cárter da CTT.Ele pode deslizar, arrastando o platô giratório, mas não pode girar visto estar imobilizadopelo guinhol.Um rolamento de esferas está situado entre os dois platôs.O desenho mostra o deslocamento do sistema de comando no sentido do aumento de

passo. Para a diminuição do passo, o movimento é o inverso.

A manutenção do conjunto de comando reduz-se ao mínimo. Além das inspeções visuaishabituais, não há qualquer intervenção de manutenção corrente. Cabe ressaltar a ausênciade pontos de lubrificação. Esse resultado foi obtido com a utilização de rótulasautolubrificantes, de um rolamento com lubrificação permanente e de mancais dedeslizamento em "ertalite".

O rotor traseiro, fabricado em materiais compósitos (predominância dos plásticos, apenasalgumas peças de ligação são metálicas), é do tipo flexível, tipo gangorra. Isto significa queas tradicionais articulações de passo e de batimento desaparecem e com elas os rolamentosque sobrecarregavam a manutenção. De fato, encontramos no rotor de cauda as mesmasvantagens do rotor principal, já citadas: manutenção quase nula, caráter à prova defalhas ("fail safe"), manutenção condicional, etc

PRINCÍPIOS DO ROTOR TRASEIRO

O elemento básico do rotor é uma longarina emmecha (roving) de fibra de vidro - resina na qualsão moldadas duas pás. A longarina é encaixadaentre uma semi-concha e uma gangorra, dotadade um furo que permite a montagem em do conjuntode pás no garfo da cabeça do eixo do rotor.

LONGARINA CONSTITUI UMA LÂMINAFINA...... flexível no sentidodo empuxo TY daspás. Essa flexibilidadeabsorve os esforçosde flexão devido aoempuxo.... flexível em torção naparte central. Essaflexibilidade realiza aarticulação de passo(controle de empuxo).

A montagem em gangorra assegura, por seulado, a função "batimento": Articulado em volta doeixo da gangorra, o conjunto balança a cada 1/2volta. Assim, quando a pá-que-avança sobe emrelação ao plano de rotação, a pá-que-recua, simetricamente,desce. O batimento compensa adissimetria de sustentação entre a pá que avançae a pá que recua.

DESCRIÇÃO ESQUEMÁTICA FUNCIONAL DO ROTOR TRASEIRO

O revestimento da pá (1) em fibra de vidro acompanha o bordo de ataque da longarina (9) na região principal não sujeita a torção. O enchimento (2) entre a longarina e o revestimento é feito com espuma de isocianato alquídico (moltoprene). Na raiz da pá o revestimento éreforçado por um punho em liga leve (4), que sustenta a alavanca de passo (8), onde se liga a haste de comando de passo do conjunto mecânico traseiro e duas grandes saliências (10) (pesos chineses). Na região do eixo da gangorra a longarina é encaixada entre uma semiconcha metálica (6) e uma gangorra. Entre o conjunto semi-concha/ gangorra e o punho sãocolocados dois semi-mancais laminados (5) (borracha natural/metal) deformáveis em torção e cisalhamento. Na zona sujeita a torção existe uma cavidade (3) na espuma de enchimento para facilitar a deformação da lâmina da longarina.

Variação do Passo

A alavanca de passo (8), acionada pelo comandodo piloto, gira o punho da pá em torno dos semimancaislaminados (5) que se deformam em torção.A partir do punho o esforço de variação dopasso é transmitido à região principal, não sujeitaa torção da pá, e dai à zona sujeita a torção dalongarina que se torce no sentido do aumento ouda diminuição do passo.

. GENERALIDADES

O rotor traseiro permite controlar a aeronave em relação ao eixo de guinada. As forças envolvidas são o torque de eação do rotor principal (CR) e o empuxo (TY) do rotor traseiro cujo momento:M = L . TY_ L . TY = CR, a aeronave encontra-se em equilíbrio_ L . TY < CR, a aeronave gira para a esquerda_ L . TY > CR, a aeronave gira para a direita

Conicidade das Pás

A flexão da longarina, na zona da cavidadeé retomada pelos dois semi-mancais laminadosque determinam o eixo de conicidadee limitam o valor do ângulo de conicidade.As setas indicam os esforços aplicados aosmancais que, rígidos em compressão, sedeformam em cisalhamento.

CARACTERÍSTICAS DO ROTOR TRASEIRO_ Diâmetro do rotor .......................... 1,86 m_ Peso ............................................... 4.6 kg_ Perfil ...................... simétrico NACA 00.12_ Corda de 185 mm aumentada por um tab nobordo de fuga._ Torção teórica ............................................. 0°_ Calagem da longarina na zona sujeita a torção..............................................................10°

O tab do bordo de fuga na verdade é um prolongamento da corda (1 cm) para compensar o maior torque nas aeronaves BA e B2, embora o rotor com tab possa ser usado também no modelo B. O modelo B3, devido ao seu elevado torque, é equipado com rotor de cauda com um tab de 3 cm, como o do modelo 355 N.

COMPONENTES DO ROTOR TRASEIRO

A fabricação das pás do rotor traseiro é análoga à das pás do rotor principal._ Longarina em mechas de fibra de vidro (roving longitudinais)_ Enchimento de espuma rígida_ Revestimento em tecido de fibra de vidro orientados a ± 45° (2 camadas)O conjunto é moldado e depois polimerizado a quente.

Raiz da pá - zonasujeita à torção reforçada(tecidos defibra de vidro sob orevestimento).

1. Lâmina indicadora de choque2. Nervura da extremidade3. Pesos de balanceamento estático no sentidoda corda e em envergadura4. Proteção do intradorso - Banda de poliuretano5. Revestimento (2 camadas de fibra de vidro)6. Proteção do bordo de ataque (aço inoxidávelcolado)7. Longarina de fibra de vidro (roving)8. Espuma (isocianato alquídico - moltoprene)9. Placa suporte dos pesos de balanceamentodo conjunto das pás10. Alavanca de passo11. Pesos chineses12. Tab

Ao-Bo: Pontos de fixação dospesos de balanceamento da cabeçado rotor no sentido da corda.C: Ponto de fixação dos pesospara "balanceamento" em envergadura

FIM

CAIXA DE TRANSMISSÃO DO ESQUILO