como funcionam os helicópteros

8/3/2019 Como funcionam os helicópteros

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Como funcionam os helicópteros

por Marshall Brain - traduzido por HowStuffWorks Brasil

Introdução

Os helicópteros são máquinas muito versáteis, que permitemao piloto acesso completo ao espaço tridimensional - de umaforma impossível para um avião. Se você alguma vez já pilotou um helicóptero, sabe que os recursos desta máquina são impressionantes.

A incrível flexibilidade dos helicópteros possibilita que eles voem por quase todos os lugares.Entretanto, isto também significa que pilotar o helicóptero é complicado. O piloto tem de pensar em três dimensões e usar ambos os braços e pernas o tempo todo para manter um helicóptero noar. É uma tarefa que requer requer treinamento intenso e habilidade, assim como atençãocontínua à máquina.

Neste artigo, conheceremos a versatilidade dos helicópteros.

Comparando os meios de transporte

Para entender como funcionam os helicópteros e por que eles são tão difíceis de pilotar, é útil

comparar suas características com as dos trens, carros e aviões. Observando estes diferentesmeios de transporte você pode entender por que os helicópteros são tão versáteis.

Se você alguma vez já entrou na cabine de uma locomotiva, sabe que é muito simples de dirigir.Só existem duas direções que o trem pode seguir, para frente e para trás. Existe um freio para parar o trem em qualquer uma das direções, mas não existe nenhum mecanismo de direção. Ostrilhos levam o trem para onde for necessário.



Devido ao trem só ter duas direções em que pode trafegar, pode-se

dirigi-lo com apenas uma mão

Um carro, é claro, pode ir para frente e para trás como um trem. Enquanto você estiver dirigindoem um desses sentidos você pode virar à esquerda ou à direita:

Para controlar a direção de um carro o motorista usa um volante que pode girar no sentidohorário ou anti-horário. É possível dirigir um carro com uma mão e um pé.

Qualquer pessoa que tenha tido aulas de pilotagem ou já tenha visto uma cabine de um avião degrande porte sabe que os aviões são mais complicados do que dirigir um carro.



Um avião pode ir para frente e virar para a esquerda ou para a direita; também é capaz de ir paracima e para baixo, mas não voa para trás. Um avião pode se deslocar em cinco direções em vezde quatro, como o carro. Ir para cima e para baixo adiciona uma dimensão totalmente nova aoavião, e esta dimensão é o diferencial entre aviões e carros. O controle do movimento para cimae para baixo do avião é feito tanto com o uso do manche - ou, em vez dele, um volante que se

aproxima e se afasta do piloto, além de virar no sentido horário ou anti-horário. Na maioria dosaviões, o piloto tem acesso a dois pedais para controlar o leme.

Um helicóptero pode fazer três coisas que um avião não pode:

y voar para trás y girar no ar por completo y pairar no ar sem se mover

Em um carro ou avião, o veículo precisa estar se movendo para fazer uma curva. O helicóptero pode se mover lateralmente em qualquer direção ou girar 360º. Essa liberdade extra e ahabilidade necessária para dominá-la fazem os helicópteros ser tão instigantes, mas tambémcomplexos.

Para controlar um helicóptero, uma mão segura um comando chamado cíclico, que controla adireção lateral do helicóptero, incluindo ir para frente, para trás, para a esquerda e para a direita.A outra mão segura um comando chamado coletivo, que controla o movimento para cima e para baixo do helicóptero e a rotação do motor. O pé do piloto fica sobre os pedais que controlam orotor de cauda, que permite ao helicóptero girar em qualquer sentido no seu eixo.

Embora muitos helicópteros possuam duplo comando, por convenção o piloto/comandante senta-se à direita, enquanto nos aviões ele fica no lado esquerdo.

Características especiais

Helicópteros possuem atributos que os aviões não têm.



A marca registrada de um helicóptero é a sua habilidade de pairar no ar sobre um pontoqualquer no solo. Enquanto um helicóptero está pairando, ele pode girar no seu eixo para que o piloto possa olhar em qualquer direção. Outra característica do helicóptero é a habilidade devoar para trás e de lado facilmente. Um helicóptero que está voando para frente também podeparar no ar rapidamente e pairar.

Todas estas manobras são impossíveis de fazer com um avião, pois ele precisa voar sempre parafrente para gerar sustentação nas suas asas (veja Como funcionam os aviões para mais detalhes).

Como os helicópteros voam

Imagine que se queira criar uma máquina que voa direto para cima. Nem vamos pensar emdescer por enquanto, só subir. Caso se forneça força para cima por meio de uma asa, então eladeve estar em movimento para criar sustentação. As asas geram sustentação desviando o ar para baixo e se beneficiando da reação oposta e igual que resulta disto (veja Como funcionam osaviões - este artigo traz explicação completa de como as asas produzem sustentação).

Um movimento rotativo é o meio mais fácil de manter a asa em movimento contínuo. Assim pode-se montar duas ou mais pás em uma árvore central e girá-la de forma muito parecida comas pás de um ventilador de teto. As pás rotativas de um helicóptero são moldadas exatamentecomo os aerofólios de uma asa de avião, mas geralmente as pás de um rotor de helicóptero sãoestreitas e finas porque têm que girar muito rápido. O conjunto de pás rotativas do helicóptero échamado de rotor principal. Se for dado às pás um pequeno ângulo de ataque em relação àárvore e girá-la, as pás começam a gerar sustentação.

Para girar a árvore com força suficiente para levantar o helicóptero, é preciso algum tipo demotor. Os motores a pistão de movimento alternativo a gasolina e as turbinas a gás são os tipos

mais comuns. A árvore de acionamento do motor pode se conectar à árvore do rotor principalatravés de uma transmissão. Esta disposição funciona muito bem até o momento em que ohelicóptero sai do chão. Nesse momento, não existe nada que evite que o motor (e assim o corpodo aparelho) gire exatamente como o rotor principal. Desse modo, na falta de algo que evite queo corpo do aparelho gire, ele o fará em direção oposta ao rotor principal. Para evitar que o corpodo aparelho gire, é preciso aplicar uma força a ele.

O modo normal de fornecer força ao corpo do aparelho é anexar outro conjunto de asas rotativasna extremidade uma longa viga. Essas asas são chamadas de rotor de cauda. O rotor de cauda produz empuxo como uma hélice de avião. Produzindo o empuxo na direção lateral, ele agecontra a tendência do motor de fazer o aparelho girar. Normalmente, o rotor é acionado por uma

longa árvore que sai da transmissão do rotor principal e se conecta a uma transmissão menor nocone de cauda do helicóptero.

O resultado disso é um aparelho como este:



Este helicóptero tem todas as partes descritas no diagrama acima

Para que realmente se controle a máquina, tanto o rotor principal quanto o rotor de cauda precisam ser ajustáveis. As próximas seções explicam como isso funciona, como é o ajuste.

Rotor de cauda

Conseguir a ajustabilidade do rotor de cauda é simples. É preciso apenas mudar o ângulo de

ataque das pás do rotor de cauda, de modo a poder usá-lo para girar o helicóptero em torno doeixo de rotação do rotor principal.

O piloto tem dois pedais que controlam o ângulo de ataque.



Você pode ver os pedais nesta foto da cabine do piloto

As pás do rotor de cauda tem somente 61 cm de comprimento



O cubo da hélice do rotor de cauda permite ao piloto mudar o ângulo

de ataque das pás do rotor

Rotor principal

O rotor principal é a parte mais importante do helicóptero. Ele fornece a sustentação que faz ohelicóptero voar e também é o controle que permite mover o helicóptero lateralmente, fazer curvas e mudar de altitude.

Para lidar com todas essas tarefas, o rotor precisa ser muito forte. Ele deve ser capaz de ajustar oângulo das pás do rotor a cada giro do cubo do rotor. A ajustabilidade é fornecida por um

dispositivo chamado conjunto do prato oscilante, como mostrado nesta fotografia:

O cubo da hélice do rotor principal, onde as pás e o prato oscilante se



conectam, tem que ser muito forte e ajustável. O conjunto do prato

oscilante é o componente que fornece ajustabilidade.

O conjunto do prato oscilante tem duas funções principais:

y Quando o comando coletivo é acionado, o conjunto do prato coletivo pode mudar oângulo das duas pás simultaneamente. Isto aumenta ou diminui a sustentação que o rotor principal fornece ao helicóptero, permitindo que ele ganhe ou perca altitude.

y Quando o comando cíclico é acionado, o conjunto do prato oscilante pode mudar oângulo das pás individualmente. Isso permite que o helicóptero se mova em qualquer direção em um círculo de 360º, incluindo movimentos para frente, para trás, para aesquerda e para a direita.

O conjunto de prato oscilante consiste em dois pratos (como mostrado na figura acima), o fixo (azul) e o giratório (vermelho).

y O prato cíclico gira com a árvore de acionamento (verde) e as pás do rotor (cinza) devidoaos elos (púrpura) que conectam o prato rotativo à àrvore de acionamento.

y As hastes de controle do passo (laranja) permitem que o prato oscilante rotativo mude o passo das pás do rotor

y O ângulo do prato coletivo é mudado pelas hastes de controle (amarelo) conectadas ao prato coletivo.

y As hastes de controle do prato coletivo são alteradas pelo acionamento do piloto nocomando coletivo e cíclico.

y Os pratos cíclico e coletivo são conectados a um conjunto de rolamentos entre os dois pratos. Estes rolamentos permitem que o prato cíclico gire acima do prato coletivo.



O conjunto do prato oscilante muda o ângulo de ataque das pás do

rotor principal quando as pás giram. Um ângulo maior de ataquefornece mais sustentação do que um ângulo menor.

O comando coletivo muda o ângulo de ataque nas duas pás simultaneamente.

O coletivo permite que você mude o ângulo de ataque do rotorprincipal nas duas pás simultaneamente

O comando cíclico inclina o conjunto do prato oscilante para que o ângulo de ataque de um ladodo helicóptero seja maior do que o do outro lado, desta maneira:

O cíclico muda o ângulo de ataque das pás do rotor principal de formadesigual, inclinando o conjunto do prato oscilante. Em um lado do



helicóptero o ângulo de ataque (e a sustentação) é maior.

Pairar no ar com um helicóptero requer experiência e habilidade. O piloto ajusta o cíclico paramanter a posição do helicóptero sobre um ponto no solo e ajusta o coletivo para manter umaaltitude fixa. O piloto também ajusta os pedais para manter a direção para onde o helicóptero está

apontando - essa manobra se torna um verdadeiro desafio quando o vento está forte.

Relação entre os comandos e o conjunto do prato oscilante

A seguir entenda a relação entre os comandos cíclico e coletivo e o conjunto do prato oscilante.

y O comando coletivo levanta o conjunto do prato oscilante por inteiro. Isto muda o passodas duas pás do helicóptero simultaneamente.

y O controle cíclico empurra um lado do conjunto do prato oscilante para cima ou para baixo. Isto muda o efeito das pás do helicóptero de modo irregular dependendo de que ponto estejam na sua rotação, fazendo com que as pás tenham maior ângulo de ataque

(mais sustentação) em um lado do helicóptero e menor ângulo de ataque (menor sustentação) no lado oposto. A sustentação desigual faz o helicóptero se inclinar e semover lateralmente.

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