FUNCIONAMIENTO AERODINÂMICO DE UMA ASA ROTATIVA Enquanto que o helicóptero e o autogiro são duas maquinas diferentes, é impossível falar de uma sem mencionar a outra e isto por varias razões: Juan de la Cierva sintoniza várias soluções técnicas (articulação de batimento, o controle direto do eixo do rotor, pré acionamento mecânico do rotor, variação coletiva do passo das lâminass permitindo a decolagem por salto, etc...) que permitiram a outros construtores por a ponto o helicóptero. Se o vôo do helicóptero é diferente do autogiro de uma maneira geral, é em todo ponto idêntico em certos casos em que se encontram, seja em fase de vôo com motor, seja em fase de vôo sem motor (parada completa do grupo moto propulsor). Em caso de vôo com motor, se o helicóptero voa em descida vertical a velocidade moderada o comportamento aerodinâmico do rotor é em todo ponto parecido ao do vôo em auto-rotação vertical, ou seja, quando o piloto cortou seu motor. Finalmente, um helicóptero em vôo em auto-rogação, seja na vertical, seja na translação descendente, se metamorfoseia em autogiro, com a diferença única de que o tira sua motorização de sua massa submetida à atração terrestre, enquanto que o piloto do autogiro tem um pequeno motor que o empurra pela retaguarda. De uma maneira geral e sem entrar em detalhes da mecânica de vôo do helicóptero, podemos considerar no caso do vôo estacionário, que o rotor assegura assim plenamente um papel sustentador, os filetes de ar atravessam o disco do rotor de uma direção constante, vertical, de cima para baixo. (FIg. 1). A sustentação é igual em intensidade ao peso do helicóptero; o aparelho está imóvel no espaço. Se agora o helicóptero passa a vôo em descida vertical rápida, a função sustentadora do rotor não existe mais e os filetes de ar atravessam o disco do rotor livremente segundo uma nova direção, sempre rigorosamente vertical, mas, desta vez de baixo para cima (fig. 2).
No caso de vôo em descida vertical à velocidade moderada, o caminho dos filetes de ar através do disco do rotor é também perturbado por este e agora submetido a duas direções diferentes. A asa havendo encontrado uma função sustentadora (o helicóptero em descida suave) leva sobre sua superfície superior filetes de ar segundo una trajetória vertical descendente, o vento relativo que encontra por baixo segue, ele, uma trajetória sempre vertical mas ascendente (fig. 3).
O encontro destas duas veias de ar de direções opostas torna-se na parte superior do disco de rotor e provoca uma zona de turbulência chamada "zona de silagem". O vento relativo ascendente (VR) atravessa então o disco do rotor de abaixo para cima, mas estes filetes de ar são desviados sobre os lados pela zona de silagem (fig. 4). Simultaneamente, o movimento do ar descendente sobre a parte inferior do disco do rotor desvia os filetes de ar do vento relativo ascendente para baixo, sendo imediatamente reaspirados pelas lâminass do rotor, em sua periferia. Estes filetes de ar re-atravessam então o rotor mas desta vez de sim para baixo, posteriormente são projetados fora dos limites do rotor para ser finalmente elevados pelo movimento ascendente do vento relativo que transita ao redor do disco. No caso do vôo auto-rotativo em descida vertical, o rotor de nosso autogiro é submetido a um movimento dos filetes de ar exatamente parecido a este do vôo em descenso vertical a velocidade moderada do helicóptero. Sempre, para realizar uma diferença entre o helicóptero e o autogiro, chamaremos também à zona de silagem, "zona de perda" e delimitaremos a esta a uma superfície equivalente a 1/4 dea superfície total do disco do rotor, (fig. 5).
Justamente depois desta zona central, o movimento dos filetes de ar se efetuam de baixo para cim. La composição de velocidades (fig. 6) mostra que uma força perpendicular à direção do viento relativo VR está orientada para a frente do eixo do rotor. Esta força cria então uma componente propulsora situada e uma zona que cobre os 2/3 do raio do disco do rotor. Esta componente propulsora mantém o regime auto-rotativo do rotor na zona que chamamos : "zona auto-rotativa" (fig. 7). Sobre a parte restante do disco do rotor, o movimento dos filetes de ar se efetuam de cima para baixo. Essa troca de orientação do vento relativo faz com que balance para trás do eixo do rotor a força que lhe é perpendicular (fig. 8).
Essa força gira conseqüentemente no sentido oposto ao funcionamento auto-rotativo o rotor. A zona correspondente a este movimento do ar é chamada "zona anti-auto-rotativa" (fig. 9).
A delimitação destas zonas é definida por um regime constante do rotor. Vejamos o que sucede se o regime do rotor aumenta. Para nosso exemplo examinaremos a zona auto-rotativa. (fig. 10).
Aparece claramente que a aceleração do regime de rotação das lâminas, provoca, sobre esta zona auto-rotativa, um aumento dea velocidade do vento relativo. Este se aproxima então em direção da horizontal resultando uma diminuição do angulo de incidência. A força perpendicular ao vento relativo balança então para trás e se aproxima ao eixo do rotor. Seu efeito trator perde então intensidade, a velocidade de rotação da lâmina diminui e o regime do rotor cai. Neste instante, a dimensão da zona auto-rotativa diminui. Em contraste, quando o regime do rotor cai, o fenômeno inverso se manifesta (fig. 11).
Sob o efeito de cair de a velocidade de rotação, o angulo de incidência aumenta, a força perpendicular ao movimento do vento relativo balança de novo para a frente do eixo do rotor. A tração aumenta, o regime de rotação também. Neste instante a zona de auto-rotação aumenta. Estas explicações
colocam em evidencia um fenômeno de conservação automática do regime do rotor que se chama : autoregulação do regime do rotor, elas também demonstram que o limite entre as zonas auto-rotativa e anti-autorotativa se desloca em função das variações da velocidade de rotação. Podemos resumi-lo assim: Regime de autorotação estabilizado : (fig. 12A)
Zona de perda: 1/4 do raio do disco do rotor. Zona auto-rotativa: 2/3 do raio do disco rotor. Zona anti-auto-rotativa: o resto do disco rotor. Regime de auto-rotação aumentado (fig. 12b)
Zona de perda: 1/4 do raio do disco rotor. Zona auto-rotativa: diminui seu diâmetro. Zona anti-auto-rotativa: aumenta sua superfície. Regime de auto-rotação diminuído (fig. 12C):
Zona de perda: 1/4 do raio do disco rotor. Zona auto-rotativa: aumenta seu diâmetro. Zona anti-auto-rotativa: diminui sua superfície. Depois deste estudo do vôo em auto-rotação vertical, examinemos o movimento dos filetes de ar através do disco do rotor quando o autogiro está em vôo em auto-rotação e em translação. Além da velocidade de rotação das lâminas e da velocidade de movimento dos filetes de ar, devemos considerar agora a velocidade de translação do autogiro. As duas lâminas giram a uma velocidade angular de aproximadamente de 600 km/h no sentido contrario aos ponteiros do relógio. A lâmina da direita se desloca no mesmo sentido que o autogiro, para a frente e a chamaremos "lâmina que avança" enquanto que a lâmina da esquerda se desloca em uma direção oposta ao sentido de deslocamento do autogiro. Chamaremos a esta lâmina "lâmina que retrocede" (fig. 13).
Se o autogiro voa a uma velocidade aproximada de 100 km/h, será conveniente somar esta velocidade de translação à velocidade de deslocamento da lâmina que avança e esta evolucionará então a
uma velocidade real de 700 km/h (600 + 100) na medida que a lâmina que retrocede será penalizada e não se deslocará mais que a 500 km/h (600 - 100) (fig-14).
En razão dste fenômeno de dessimetria de velocidades de cada lado do disco rotor, dá como resultado um aumento da zona anti-auto-rotativa do lado da lâmina que avança pois a velocidade aumenta. Da mesma maneira, para a lâmina que retrocede a zona de auto-rotação aumenta sob o efeito de relenti da velocidade real de translação desta lâmina. Parece que o delocamento dos limites destas zonas equivalem a uma traslação para a esquerda do conjunto da zona auto-rotativa (no caso, bem entendido, de un rotor que gire no sentido inverso ao dos ponteiros do relogio, visto de cima). Da mesma forma a área de perda é transferida no mesmo sentido. Esta modificação engendra a aparição de um novo setor dentro da área de perda. Neste ambiente, a velocidade de translação do pé de lamina é inferior à velocidade de translação do autogiro. Como se trata do pé da Lâmina que retrocede, se deduzirmos sua velocidade de rotação da velocidade da translação do autogiro, veremos que esta porçao da lâmina não está parada, mas retrocedendo com relação ao vento relativo que lhe é aplicado. Deduzimos que o pé de lâmina voa de ré e que o vento relativo ataca a lâmina por detrás. Esta zona é chamada "zona de fluxo inverso) (fig. 15).