ES2355996B1 - Objeto volador con rotores en tándem. - Google Patents

Objeto volador con rotores en tándem. Download PDF

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Abstract

Objeto volador con rotores en tándem.#Un objeto volador con rotores tándem, en particular, un helicóptero, presenta un rotor principal y un rotor en tándem, cada uno con palas de hélice accionadas por un eje rotor y que está montado articulado a este eje rotor. El ángulo entre la superficie de giro del rotor principal y el eje rotor puede variar. Un movimiento basculante en un eje oscilante es esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal y está dirigido transversalmente al eje longitudinal de unos elementos rotores radiales. El rotor principal y el rotor en tándem incluyen cada uno un rotor auxiliar conectado respectivamente al rotor principal y al rotor en tándem a través de una unión mecánica. El movimiento basculante del rotor auxiliar controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal y el rotor en tándem. Existe un agudo ángulo de desplazamiento cuando las palas de la hélice se ven respecto a los elementos rotores radiales en una dirección perpendicular a sus respectivos planos de rotación.

Description

Las soluciones utilizan el conocido fenómeno de
Objeto volador con rotores en tándem.
Aplicaciones relacionadas
Esta solicitud es una continuación en parte de la solicitud de modelo de utilidad americano nº serie 11/462.177 presentada el 3 de Agosto de 2006 y la solicitud de modelo de utilidad americano nº serie 11/465.781 presentada el 18 de Agosto 18 de 2006, que reivindican prioridad de la solicitud de patente belga número 2006/0043 presentada el 19 de Enero de 2006. El contenido de estas solicitudes se incorpora aquí por referencia. Antecedentes
La presente descripción se refiere a un objeto volador perfeccionado con rotores en tándem, en particular un helicóptero.
La descripción se refiere en general a un helicóptero. En particular, aunque no exclusivamente, se refiere a un helicóptero de juguete y concretamente a un helicóptero miniatura o a un helicóptero de juguete accionado por control remoto.
Un helicóptero es una máquina compleja que, generalmente, es inestable y consecuentemente difícil de controlar. Para hacer funcionar con seguridad helicópteros sin percances se necesita una gran experiencia.
Típicamente, un helicóptero incluye un cuerpo, un rotor principal y un rotor de cola. En otros casos un helicóptero incluye un cuerpo, un rotor principal y un segundo rotor en tándem. La descripción se refiere principalmente a un helicóptero que tiene un rotor principal y un rotor en tándem.
Los helicópteros en tándem tienen dos rotores de diámetro más o menos similar. Los rotores están dispuestos a lo largo del cuerpo del helicóptero, típicamente hacia cada extremo. Los extremos de las trayectorias de los rotores pueden superponerse en cierto punto. En ese caso un rotor se dispone más alto que el otro para evitar la colisión de las palas de los rotores.
Se ha demostrado que el giro en sentido contrario de los rotores en una configuración en tándem, en la que los ejes del rotor se encuentran a una determinada distancia entre ellos, tiene efectos de desestabilización y asimétricos. Los cambios de viraje inducen una desviación anterior/posterior, y los rotores empujan al tándem para inclinar y deslizar. Son necesarias fuerzas de elevación diferentes por ejemplo para desplazar el helicóptero hacia adelante o atrás y, de este modo, momentos torsores diferentes entre los dos rotores crean efectos de viraje indeseados. La combinación de todos estos efectos hace difícil encontrar un ajuste natural del tándem para un vuelo estable sin la corrección del piloto en la dimensión hacia adelante/atrás y hacia los lados.
El rotor principal y el rotor en tándem proporcionan una fuerza hacia arriba para mantener el helicóptero en el aire, así como una fuerza lateral o hacia adelante o hacia atrás para dirigir el helicóptero en las direcciones requeridas. Esto puede conseguirse haciendo que el ángulo de incidencia de las palas de la hélice de los rotores varíe cíclicamente con la velocidad de giro de los rotores.
Los rotores tienen una tendencia natural a desviarse de su posición, lo cual puede dar lugar a movimientos incontrolados y que el helicóptero se estrelle si el piloto pierde el control sobre el mando del la precesión giroscópica provocada por la fuerza de Coreolis y las fuerzas centrífugas para obtener el efecto deseado.
En general, la estabilidad de un helicóptero en tándem incluye el resultado de la interacción entre:
el giro de las palas del rotor; los movimientos de cualquier posible barra estabilizadora;
el sistema, tal como un giroscopio o similar, para compensar pequeñas variaciones indeseadas en el par resistente de los rotores; y
el control del helicóptero, que controla los rotores.
Cuando estos elementos se encuentran esencialmente en equilibrio, el piloto debe ser capaz de gobernar el helicóptero según desee.
Sin embargo, esto no significa que el helicóptero pueda volar por sí mismo o en piloto automático y que pueda, de este modo, mantener una cierta posición o maniobra de vuelo, por ejemplo, planear o realizar movimientos lentos sin la intervención de un piloto.
Además, hacer volar un helicóptero exige normalmente una intensa preparación y mucha experiencia del piloto, tanto para un helicóptero real operativo de tamaño natural como un helicóptero de juguete o un helicóptero miniatura accionado por control remoto. Descripción de la invención
La presente descripción pretende minimizar una
o varios de los inconvenientes citados anteriormente y otros inconvenientes proporcionando una solución simple y económica para autoestabilizar un objeto volador con rotores en tándem, en particular un helicóptero. Hacer funcionar el helicóptero resulta más sencillo y posiblemente reduce la necesidad de un piloto con de mucho tiempo de experiencia.
El objeto volador con rotores en tándem, en particular un helicóptero, debe cumplir los siguientes requisitos en mayor o menor medida:
(a)
que puede volver a una posición de vuelo estable, en caso de una perturbación indeseada de las condiciones de vuelo. Dicha perturbación puede producirse en forma de ráfaga de viento, turbulencias, un cambio en la carga mecánica del cuerpo o los rotores, un cambio de posición del cuerpo como resultado de un ajuste en la variación cíclica de la inclinación o ángulo de incidencia de las palas de la hélice de los rotores; y
(b)
que el tiempo requerido para volver a la posición estable sea relativamente corto y el movimiento del helicóptero sea relativamente pequeño.
La descripción se refiere a un objeto volador con rotores en tándem, en particular un helicóptero, que incluye un cuerpo con un rotor principal con palas de hélice que son accionadas por un eje rotor y que van montadas al eje rotor a través de una articulación. El ángulo entre la superficie de rotación del rotor principal y el eje del rotor puede variar. Existe también un rotor en tándem que tiene palas de hélice que son accionadas por un eje rotor y que están montadas al eje rotor a través de una articulación. El ángulo entre la superficie de rotación del rotor en tándem y el eje rotor puede variar.
El helicóptero incluye rotores autoestables tal como se describe en la solicitud de patente americana nº de serie 11/462.177, presentada el 3 de Agosto de 2006 y titulada “Helicóptero”, y la número 11/465.1781, presentada el 18 de Agosto de 2006 titulada “Helicóptero”.
En una forma de la descripción, el helicóptero tiene tanto el rotor principal como los rotores en tándem girando en el mismo sentido. En otra forma de descripción, el helicóptero tiene el rotor principal y los rotores en tándem girando en sentido contrario.
Cuando una perturbación externa de viraje provoca que el cuerpo gire, entonces ambos rotores ven la misma disminución o aumento de la velocidad de giro para los rotores que giran en el mismo sentido. Cuando los rotores giran en sentido contrario, la disminución o aumento de la velocidad es similar pero los cambios son opuestos. Esto es aproximadamente igual a la velocidad de giro del cuerpo.
Los dos rotores, es decir, el rotor principal y el rotor en tándem, se encuentran situados entre sí a una determinada distancia horizontal. Esos rotores están inclinados en el caso de rotores que giran en el mismo sentido, tal que los efectos de la torsión inducidos por los rotores que giran esencialmente se compensan.
Los efectos de viraje, inducidos por el piloto o no iniciados/indeseados, esencialmente vencen la desviación en la dimensión anterior/posterior, y la inclinación indeseada del cuerpo. La impulsión en espiral esencialmente no inclina ni produce una desviación lateral del cuerpo cuando los rotores giran en el mismo sentido.
En una forma de descripción, los rotores principal y en tándem del helicóptero están provistos cada uno de un rotor auxiliar que está accionado por el eje del respectivo rotor principal o rotor en tándem. El rotor auxiliar está dotado de dos elementos rotores radiales o aspas que se extienden esencialmente en línea
o formando un ángulo agudo respecto a sus ejes longitudinales. Este ángulo agudo de desplazamiento se determina al ver las palas de la hélice respecto a los elementos rotores radiales en una dirección perpendicular a sus respectivos planos de giro.
En algunas otras formas de la descripción, puede existir un rotor auxiliar solamente en el rotor principal
o el rotor en tándem.
El eje “longitudinal” es el que se aprecia en el plano de giro del rotor principal, y es esencialmente paralelo al eje longitudinal de al menos una de las palas de la hélice del rotor principal o queda situado en un ángulo agudo relativamente pequeño con este eje de la pala de la hélice. Como tal, cada elemento rotor radial del rotor auxiliar queda relativamente desplazado de la respectiva hélice del rotor principal cuando se ve perpendicular al plano de rotación del rotor principal y el rotor auxiliar.
Este rotor auxiliar se dispone de manera basculante en un eje oscilante que queda dispuesto esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal yel rotor en tándem respectivamente. Éste queda esencialmente dirigido transversal al eje longitudinal de los elementos rotores radiales.
El rotor principal y el rotor auxiliar quedan conectados entre sí a través de una unión mecánica, tal que los movimientos basculantes del rotor auxiliar controlan el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal. El rotor en tándem y el rotor auxiliar están conectados entre sí a través de una unión mecánica, tal que los movimientos basculantes del rotor auxiliar controlan el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal.
En algunos casos, el control de viraje del helicóptero en tándem se mejora extendiendo el cuerpo hacia adelante y/o atrás utilizando una prolongación del elemento rotor radial y/o extendiendo el propio cuerpo por lo menos en una de esas direcciones. Extender tanto la parte delantera como la trasera es un control de viraje efectivo.
En la práctica, parece que dicho helicóptero en tándem mejorado es más estable y se estabiliza de una manera relativamente rápida con o sin una intervención limitada del usuario.
El rotor principal con las palas de hélice es accionado por un eje rotor en el cual van montadas las palas. El rotor auxiliar es accionado por el eje rotor del rotor principal y está provisto de unos elementos rotores radiales desde el eje rotor en el sentido de giro del rotor principal.
El rotor auxiliar va montado de manera basculante en un eje oscilante en el que el movimiento oscilante es relativamente hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje auxiliar. El eje auxiliar queda dispuesto esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal. El rotor principal y el rotor auxiliar están conectados entre sí por una unión mecánica, tal que el movimiento de oscilación del rotor auxiliar controla el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal.
El ángulo de incidencia del rotor en el plano de rotación del rotor y el eje rotor puede variar; y un rotor auxiliar giratorio con el eje rotor es para un movimiento oscilante alrededor del eje rotor. Diferentes posiciones relativas son tales que el rotor auxiliar provoque que el ángulo de incidencia del rotor principal sea diferente. Una unión entre el rotor principal y auxiliar provoca que los cambios en la posición del rotor auxiliar se traduzcan en cambios en el ángulo de incidencia.
Las palas de la hélice del rotor principal y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar están conectados respectivamente entre sí con una articulación mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar. Dibujos
Para explicar adicionalmente las características de la descripción, la siguientes realizaciones de un helicóptero perfeccionado de acuerdo con la descripción se dan a modo de ejemplo solamente, sin ser limitativos y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:
La figura 1 representa una vista en perspectiva de una realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 2 representa una vista desde arriba de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 3 representa una vista desde abajo de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 4 representa una vista frontal de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 5 es una vista desde atrás de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 6 es una vista desde la derecha de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 7 es una vista desde la izquierda de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 8 es una vista lateral en sección de la realización del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 9 es una vista frontal en sección a través de la estructura del rotor delantero del helicóptero con los rotores girando en el mismo sentido.
La figura 10 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde el lado con los rotores girando opuestos entre sí;
La figura 11 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde arriba con los rotores girando opuestos entre sí;
La figura 12 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde arriba con los rotores girando opuestos entre sí;
La figura 13 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde un lado con los rotores girando opuestos entre sí, con el estabilizador suprimido por claridad;
La figura 14 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde arriba con los rotores girando opuestos entre sí, con el estabilizador suprimido por claridad;
La figura 15 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde delante con los rotores girando opuestos entre sí, con el estabilizador suprimido por claridad;
La figura 16 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde arriba con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 17 representa una configuración esquemática típica de un helicóptero en tándem visto desde delante con los rotores girando en el mismo sentido, con el estabilizador suprimido por claridad;
La figura 18 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde el lado;
La figura 19 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde el lado, con el estabilizador suprimido por claridad con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 20 representa una configuración de un helicóptero en tándem de la figura 19 visto desde arriba, con el estabilizador suprimido por claridad con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 21 representa una configuración de un helicóptero en tándem de la figura 19 visto desde arriba, con el estabilizador suprimido por claridad con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 22 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde el lado, con el estabilizador suprimido por claridad con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 23 representa otra configuración de un helicóptero en tándem visto desde una posición lateral en perspectiva, con los rotores y el estabilizador suprimidos por claridad, con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 24A representa la configuración de un helicóptero en tándem de la figura 23 visto desde delante, con los rotores y el estabilizador suprimidos por claridad, con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 24B representa la configuración de un helicóptero en tándem de la figura 23 visto desde atrás, con los rotores y el estabilizador suprimidos por claridad, con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 25 representa todavía otra configuración de un helicóptero en tándem visto en perspectiva con los rotores y el estabilizador suprimidos por claridad, con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 26 representa el sistema para controlar la viraje en un helicóptero en tándem, con los rotores girando en el mismo sentido;
La figura 27 representa un detalle del rotor principal y el rotor auxiliar;
La figura 28 es otra representación del rotor principal y el rotor auxiliar;
La figura 29 es otra representación en detalle del rotor principal y el rotor auxiliar y las uniones entre ellos; y
La figura 30 es otra representación en detalle del rotor principal y el rotor auxiliar. Descripción detallada
Un helicóptero comprende un cuerpo, un rotor principal con palas de hélice que son accionadas por un eje rotor en el cual van montadas las palas. Existe un rotor en tándem accionado por un segundo eje rotor. En algunos casos los ejes rotores quedan dirigidos substancialmente paralelos al eje rotor del rotor principal. En otros casos, los ejes rotor pueden inclinarse entre sí. Un eje puede inclinarse hacia la izquierda, y el otro eje puede inclinarse hacia la derecha según se ve desde la parte delantera o trasera del helicóptero o viceversa.
Un rotor auxiliar es accionado por el eje rotor del rotor principal y va provisto de unos elementos rotores radiales desde el eje rotor para el giro en el sentido de giro del rotor principal. El rotor auxiliar queda montado de manera basculante en un eje oscilante y el movimiento oscilante es relativamente hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje auxiliar.
El diámetro del rotor auxiliar es menor que el diámetro del rotor principal. El rotor principal y el rotor en tándem giran en el mismo sentido.
El eje auxiliar para el rotor principal queda dispuesto esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal. El rotor principal y rotor auxiliar quedan conectados entre sí por una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante del rotor auxiliar controla el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal.
El rotor principal y el rotor en tándem incluyen cada uno dos palas de hélice situadas esencialmente alineadas entre sí en algunos casos. En otros casos los ejes rotores están inclinados entre sí.
Las palas de la hélice del rotor principal, y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar están conectados al rotor principal a través de una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice principal y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar. Existe una articulación del rotor principal a las palas de la hélice formada por un husillo, el cual está fijado al eje rotor del rotor principal.
Las palas de la hélice del rotor en tándem, y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar para el rotor en tándem están conectadas al rotor en tándem con una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice en tándem y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar. Existe una articulación del rotor en tándem a los elementos rotores radiales de la hélice formada por un husillo, el cual está fijado al eje rotor del rotor en tándem.
El husillo del rotor principal y los rotores en tándem se extienden esencialmente en la dirección longitudinal de la pala de la hélice del rotor principal y losrotores en tándem respectivamente. Ésta es paralela a uno de los elementos rotores radiales o queda situada en un ángulo agudo respecto a la dirección longitudinal.
La unión mecánica incluye una articulación de varilla montada en un elemento rotor radial del rotor auxiliar con un punto de fijación y está montada articulada con otro punto de fijación a la pala de la hélice del rotor principal. El punto de fijación de la varilla está situado en el rotor principal a una distancia del eje del husillo de las palas de la hélice del rotor principal, y el otro punto de fijación de la varilla queda situado en el rotor auxiliar a una distancia del eje geométrico del eje oscilante del rotor auxiliar. La varilla se fija a unos brazos de palanca con su punto de fijación formando parte respectivamente del rotor principal y el rotor auxiliar. Una configuración similar se aplica entre la pala de la hélice del rotor en tándem y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar del rotor en tándem.
La distancia entre el punto de fijación de la varilla en el rotor principal y el eje del husillo de las palas de la hélice del rotor principal es mayor que la distancia entre el punto de fijación de la varilla en el rotor auxiliar y el eje geométrico del eje oscilante del rotor auxiliar. Una configuración y construcción similares se aplica para la pala de la hélice del rotor en tándem y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar del rotor en tándem.
El eje longitudinal de los elementos rotores radiales del rotor auxiliar en el plano de rotación están situadas en un ángulo agudo entre sí. Este ángulo puede ser aproximadamente de 10º a aproximadamente 17º con el eje longitudinal de una de las palas de la hélice del rotor principal. En otra forma, el eje longitudinal de una de las palas de la hélice del rotor principal en el plano de rotación está situado a un ángulo agudo con el eje de un husillo que monta estas palas de la hélice al eje rotor.
El eje “longitudinal” se ve en el plano de rotación del rotor principal, y es esencialmente paralelo al eje longitudinal de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal o se encuentra situado a un ángulo agudo relativamente pequeño con el último eje de la pala de la hélice. Cada elemento rotor radial del rotor auxiliar se encuentra relativamente desplazado de la respectiva hélice del rotor principal que está más cerca.
Visto perpendicular al plano de rotación del rotor principal y el rotor auxiliar, este desplazamiento es un pequeño ángulo agudo. En algún caso cada elemento rotor radial y su respectiva hélice más cercana
o asociada quedan alineados y no desplazados. Los elementos rotores radiales pueden ser de cualquier tamaño y forma. Los elementos rotores radiales pueden tener forma de pala. En algunas situaciones puede haber una varilla que se encuentre en un ángulo relativamente pequeño, por ejemplo de aproximadamente 17 grados respecto a la hélice. Las palas de los elementos rotores radiales puede presentar cualquier perfil adecuado visto desde un extremo, una sección transversal lateralmente a través del elemento rotor radial o longitudinalmente a través del elemento rotor radial
o longitudinalmente desde un lado. En algunos casos, las varillas son elementos cilíndricos y pueden tener unos pesos dispuestos en distintos puntos en las varillas.
En una manera diferente, se dispone un helicóptero que tiene un cuerpo; y un rotor principal con palas de hélice que están accionadas por un eje rotor y el cual va montado en este eje rotor. El sistema permite variar el ángulo de incidencia del rotor principal en el plano de rotación del rotor y el eje rotor. Un rotor auxiliar puede girar con el eje rotor y es para el movimiento oscilante alrededor del eje rotor. Se establecen distintas posiciones relativas para que el rotor auxiliar provoque que el ángulo de incidencia del rotor principal sea diferente.
Todavía de una manera diferente, un helicóptero tiene un cuerpo; y un rotor principal con palas de hélice se acciona por medio de un eje rotor y el cual va montado en este eje rotor. El ángulo entre el plano de rotación del rotor principal y el eje rotor puede variar. Un rotor auxiliar es accionado a través del eje de rotor del rotor principal y está provisto de dos elementos rotores radiales. El rotor principal y el rotor auxiliar están conectados entre sí a través de una unión mecánica de manera que el movimiento del rotor auxiliar controla el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal. Existe un rotor en tándem que es accionado por un segundo eje rotor el cual queda dirigido substancialmente paralelo al eje rotor del rotor principal.
El helicóptero puede ser tal que el rotor principal y el rotor en tándem giren en el mismo sentido. Alternativamente el rotor principal y el rotor en tándem giran en el opuesto.
El helicóptero 1 representado en las figuras en general a modo de ejemplo es un helicóptero accionado por control remoto que esencialmente incluye un cuerpo 2 que puede incluir alguna forma de patín de apoyo. Existe un primer sistema 4 que es un rotor principal 4a; un rotor auxiliar 5a accionado de manera sincronizada, y también un segundo sistema 5 que es un rotor en tándem 4b; un rotor auxiliar 5b accionado de manera sincronizada. Los rotores auxiliares 5a y 5b y controles asociados, siendo varillas de accionamiento y/o control respectivamente de dos estabilizadores para el helicóptero.
El rotor principal 4a está provisto de un cabezal rotor 7a en un primer eje rotor dirigido hacia arriba 8a el cual está montado sobre cojinetes en el cuerpo2 del helicóptero 1 de manera giratoria. Éste es accionado por un motor 9a y una transmisión 10a, que incluye un engranaje. El motor 9a es por ejemplo un motor eléctrico que está alimentado por un microprocesador eléctrico y una batería 11. El sistema de rotor en tándem presenta una configuración similar, es decir, existe un motor 9b y una transmisión 10b, de manera que el motor 9b es, por ejemplo, un motor eléctrico alimentado por una batería 11.
El rotor principal 4a en este caso tiene dos palas de hélice 12a que están alineadas o prácticamente alineadas, pero que pueden estar formadas también por un mayor número de palas 12a. El rotor en tándem 4b en este caso tiene dos palas 12b que están alineadas o prácticamente alineadas, pero pueden estar formadas también por un mayor número palas 12b.
El ángulo de inclinación o incidencia A, tal como se muestra en detalle en la figura 27, de las palas de la hélice 12a, en otras palabras, el ángulo A que forman las palas de la hélice 12a tal como se representa con el plano de rotación 14 del rotor principal 4a, puede regularse ya que el rotor principal 4a está montado articulado en este eje rotor 8a por medio de una articulación, tal que el ángulo entre el plano de rotación del rotor principal y el eje rotor puede variar libremente. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar, pero no necesariamente idénticos. Por ejemplo, el rotor en tándem puede ser más o menos pesado en el rotor auxiliar, o de un tamaño o forma distintos respecto al sistema de rotor principal.
En el caso del ejemplo de un rotor principal 4a con dos palas de hélice 12a, la articulación está formada por un husillo 15a del cabezal rotor 7a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b, y las palas 12b.
El eje 14a del rotor auxiliar 5a forma preferiblemente un ángulo agudo B con el eje longitudinal 13a del rotor 4a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b y las palas 12b. Con el eje 13b y 14b existe una relación similar.
El helicóptero 1 también está provisto de un rotor auxiliar 5a que está accionado substancialmente de manera sincronizada con el rotor principal 4a por el mismo eje rotor 8a y el cabezal rotor 7a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
El rotor auxiliar 5a presenta, en este caso, dos elementos rotores radiales que se encuentran esencialmente alineadas con su eje longitudinal 14a. El eje longitudinal 14a, visto en el sentido de giro R del rotor principal 4a, es esencialmente paralelo al eje longitudinal 13a de las palas de la hélice 12 del rotor principal 4a o cubre un ángulo agudo relativamente pequeño B con este último. Los rotores 4a y 5a se extienden más o menos paralelos en la parte superior entre sí con sus palas de la hélice 12 y los elementos rotores radiales 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b. En la figura 2 el ángulo es entre el eje 14a y la línea de articulación del rotor 13 que atraviesa el husillo 15. La línea de articulación, no representada, es paralela al eje longitudinal, pero puede variarse para alterar o afinar el sistema de estabilidad. En el caso representado, los ángulosByFson aproximadamente iguales de modo que el ángulo G es de aproximadamente cero grados.
El diámetro del rotor auxiliar 5a es preferiblemente menor que el diámetro del rotor principal 4a ya que los elementos rotores radiales 5a tienen una extensión menor que las palas de la hélice 12, y los elementos rotores radiales 5a están conectadas substancialmente solidarias entre sí. Este conjunto rígido que forma el rotor auxiliar 5a está dispuesto de manera basculante en un eje oscilante 30 que está fijado al cabezal rotor 7a del eje rotor 8a. Este va dirigido transversal al eje longitudinal de los elementos rotores radiales 12 y transversal al eje rotor 8a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
El rotor principal 4a y el rotor auxiliar 5a están conectados entre sí a través de una unión mecánica de manera que se establece el ángulo de incidencia A de por lo menos una de las palas de la hélice 12 del rotor principal 4a. En el ejemplo dado, esta unión está formada por una barra 31. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
Esta barra 31 está montada articulada a una pala de la hélice 12 del rotor principal 4a con un punto de fijación 32 a través de una unión 33 y un brazo de palanca 34 y con otro segundo punto de fijación 35 situado a una distancia de este último está montado articulado a un elemento rotor radial del rotor auxiliar 5a por medio de una segunda unión 36 y un segundo brazo de palanca 37. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
El punto de fijación 32 en el rotor principal 4a se encuentra situado a una distancia D del eje 16 del husillo 15 de las palas de la hélice 12a del rotor principal 4a, mientras que el otro punto de fijación 35 en el rotor auxiliar 5a se encuentra situado a una distancia E del eje geométrico 38 del eje oscilante 30 del rotor auxiliar 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
La distancia D es preferiblemente mayor que la distancia E. La distancia E está representada en las figuras 2, 29 y 30 y la distancia entre el eje geométrico del eje oscilante 30 y el eje del brazo de palanca 37. La distancia D es aproximadamente el doble de la distancia E. Ambos puntos de fijación 32 y 35 de la varilla 31 quedan situados. Esto es en el sentido de giro R en el mismo lado de las palas de la hélice 12a del rotor principal 4a o de los elementos rotores radiales 28 del rotor auxiliar 5a. En otras palabras, ambos están situadas delante o detrás de las palas de la hélice 12a y los elementos rotores radiales 5a, según se aprecia en el sentido de giro. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
También preferiblemente, el eje longitudinal 14a de los elementos rotores radiales 5a del rotor auxiliar 5a, visto en el sentido de giro R, abarca un ángulo B con el eje longitudinal 13a de las palas de la hélice 12a del rotor principal 4a, cuyo ángulo cubierto B es del orden de aproximadamente 10º a aproximadamente 17º, de manera que el eje longitudinal 14a de los elementos rotores radiales 5a conduce al eje longitudinal 13a de las palas de la hélice 12a, visto en el sentido de giro R. Podrían ser también diferentes ángulos en un intervalo de, por ejemplo, 5º a 25º. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
El rotor auxiliar 5a está provisto de dos pesos de estabilización 39 que están fijados cada uno a un elemento rotor radial 5a a una distancia del eje rotor 8. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
Además, el helicóptero 1 está provisto de un receptor, de modo que puede ser controlado a distancia por medio de un control remoto, el cual no ha sido representado. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
En función del tipo de helicóptero, es posible buscar los valores y relaciones más apropiados de los ángulos B experimentando; la relación entre las distancias D y E y G y F que se describen más adelante; los tamaños de los pesos 39 y la relación de los diámetros entre el rotor principal 4a y el rotor auxiliar 5a para así garantizar una máxima autoestabilidad. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
El funcionamiento del helicóptero perfeccionado 1 de acuerdo con la descripción es como sigue:
En vuelo, los rotores 4a y 5a son accionados a una velocidad determinada, como resultado de lo cual se crea una corriente de aire relativa en relación a los rotores, como resultado de los cual los rotores principales 4a y 5a generan una fuerza hacia arriba para hacer que el helicóptero 1 suba o baje o se mantenga a una altura determinada, y los rotores desarrollan una fuerza dirigida lateralmente que se utiliza para maniobrar el helicóptero 1. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
Es imposible que el rotor principal 4a se ajuste, y girará en el plano 114a en el cual se ha iniciado, normalmente el plano perpendicular al eje rotor 8a. Bajo la influencia de la precesión giroscópica, turbulencia y otros factores, adoptará una posición indeseada arbitraria si no se controla. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
La superficie de rotación del rotor auxiliar 5a puede adoptar otra inclinación respecto a la superficie de rotación 114a del rotor principal 4a, de manera que los rotores 5a y 4a puedan adoptar otra inclinación respecto al eje rotor 8a.
Esta diferencia de inclinación puede originar cualquier fuerza o perturbación interna o externa sea cual fuere.
En una situación en la que el helicóptero 1 está volando estable, en un lugar en el aire sin ninguna fuerza de perturbación interna o externa, el rotor auxiliar 5a se mantiene girando en un plano que es esencialmente perpendicular al eje rotor 8a.
Sin embargo, si el cuerpo 2 se desequilibra debido a cualquier perturbación sea cual fuere, y el eje rotor 8 gira fuera de su posición de equilibrio, el rotor auxiliar 5a no sigue inmediatamente este movimiento, ya que el rotor auxiliar 5a puede moverse libremente alrededor del eje oscilante 30.
El rotor principal 4a y el rotor auxiliar rotor 5a están situados entre sí de manera que un movimiento oscilante del rotor auxiliar 5a se transfiere casi inmediatamente en la inclinación o ángulo de incidencia A de las palas de la hélice 12 que se está regulando. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
Para un rotor principal de dos palas 4a, esto significa que las palas de la hélice 12 y los elementos rotores radiales 28 de los rotores 4a y 5a deben ser esencialmente paralelas o, visto en el sentido de giro R, abarcar un ángulo agudo entre sí de por ejemplo 10º a 17º en el caso de un rotor principal grande 4a y un rotor auxiliar más pequeño 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
Este ángulo puede calcularse o determinarse por experimentación para cualquier helicóptero 1 o por tipo de helicóptero, y este ángulo puede ser diferente para el rotor y el rotor en tándem.
Si el eje de rotación 8a adopta otra inclinación que la que corresponde a la posición de equilibrio citada anteriormente en una situación en la que el helicóptero 1 está volando, se produce lo siguiente: Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
Un primer efecto es que el rotor auxiliar 5a primero intentará conservar su inclinación absoluta, como resultado de lo cual varía la inclinación relativa de la superficie de rotación del rotor auxiliar 5a respecto al eje rotor 8a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
En consecuencia, la varilla 31 regulará el ángulo de incidencia A de las palas de la hélice 12, de modo que la fuerza hacia arriba de las palas de la hélice 12 aumentará en un lado del rotor principal 4a y disminuirá en el lado diametralmente opuesto de este rotor principal. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
La posición relativa del rotor principal 4a y el rotor auxiliar 5a se seleccionan de modo que se obtiene un efecto relativamente inmediato. Este cambio en la fuerza hacia arriba asegura que el eje rotor 8a y el cuerpo 2 vuelvan de nuevo a su posición de equilibrio original.
Un segundo efecto es que, debido a que la distancia entre los extremos alejados de los elementos rotores radiales y el plano de rotación 14 del rotor principal 4a ya no es igual y como que también los elementos rotores radiales 28 provocan una fuerza hacia arriba, se crea una presión entre el rotor principal 4a y el rotor auxiliar 5a en un lado del rotor principal 4a mayor que en el lado diametralmente opuesto. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
Un tercer efecto desempeña un papel cuando el helicóptero comienza a inclinarse hacia la parte delantera, trasera o lateralmente debido a una perturbación. Como en el caso de un péndulo, el helicóptero se inclinará para volver de nuevo a su posición original. Este efecto péndulo no genera ninguna fuerza giroscópica de desestabilización como ocurre con los helicópteros conocidos que van equipados con una barra estabilizadora dirigida transversalmente a las palas de la hélice del rotor principal. Esto actúa para reforzar el primer y segundo efecto.
Los efectos tienen diferentes orígenes pero tienen naturalezas análogas.
Se refuerzan entre sí para corregir automáticamente la posición de equilibrio del helicóptero 1 sin intervención del piloto.
Si es necesario, este aspecto de la descripción puede aplicarse por separado, al igual que el aspecto del rotor auxiliar 5a puede aplicarse por separado a un helicóptero que tiene un rotor principal 4a combinado con un rotor auxiliar 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
En la práctica, la combinación de ambos aspectos hace posible realizar un helicóptero que sea muy estable en cualquier dirección y cualquier situación del vuelo y que sea fácil de controlar, incluso por personas que tengan poca o ninguna experiencia.
Está claro que no es necesario que el rotor principal 4a y el rotor auxiliar 5a estén fabricados como un conjunto rígido. Las palas de la hélice 12a y los elementos rotores radiales 5a pueden ir también dispuestas en el cabezal rotor 7a de manera que vayan montadas y puedan giran relativamente por separado.
En ese caso, por ejemplo, pueden aplicarse dos varillas 31 para conectar cada vez una pala de la hélice 12a a un elemento rotor radial 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4b y 5b.
Está también claro que, si es necesario, las articulaciones y las uniones articuladas también pueden realizarse de maneras distintas a las representadas, por ejemplo por medio de elementos flexibles a la torsión.
En el caso de un rotor principal 4a que tiene más de dos palas de hélice 12, debe asegurarse preferiblemente que al menos una pala 12a quede esencialmente paralela a uno de los elementos rotores radiales 5a del rotor auxiliar. El ángulo exacto se determina mediante pruebas y puede ser diferente de cero. La articulación del rotor principal 4a está realizada preferiblemente como una rótula o husillo 15 que queda dirigido esencialmente transversal al eje geométrico del eje oscilante 30 del rotor auxiliar 5a y que esencialmente se extiende en la dirección longitudinal de una pala de la hélice 12a en cuestión que es esencialmente paralela a los elementos rotores radiales 5a. Para el sistema de rotor en tándem se dispone una configuración y funcionamiento similar respecto a los rotores 4by5b.
En otro formato, el helicóptero comprende un cuerpo, y un rotor principal con palas de hélice que son accionadas por un eje rotor en el cual van montadas las palas. Un rotor auxiliar es accionado por el eje rotor del rotor principal y está provista de elementos rotores radiales del eje de rotor en el sentido de giro del rotor principal.
El rotor auxiliar va montado de manera basculante en un eje oscilante y el movimiento oscilante es relativamente hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje auxiliar. El eje auxiliar queda dispuesto esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal. El rotor principal y el rotor auxiliar están conectados entre sí a través de una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante del rotor auxiliar controla el ángulo de incidencia de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal.
El ángulo de incidencia del rotor en el plano de rotación del rotor y el eje rotor pueden variar. Un rotor auxiliar giratorio con el eje rotor es para el movimiento oscilante relativo alrededor del eje rotor. Las diferentes posiciones relativas son tales que el rotor auxiliar provoca que el ángulo de incidencia del rotor principal sea distinto. Una unión entre el rotor principal y auxiliar provoca que los cambios de posición del rotor auxiliar se traduzcan en cambios en el ángulo de incidencia.
Las palas de la hélice del rotor principal y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar están conectadas respectivamente entre sí con una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice y los elementos rotores radiales del rotor auxiliar. Una unión del rotor principal a las palas de la hélice está formada por un husillo que queda fijado al eje rotor del rotor principal.
La unión mecánica incluye una articulación de varilla montada en un elemento rotor radial del rotor auxiliar con un punto de fijación y está montada articulada con otro punto de fijación a la pala de la hélice del rotor principal.
Los helicópteros en tándem tienen dos rotores de diámetro más o menos similar: Los rotores quedan dispuestos a lo largo del cuerpo del helicóptero típicamente uno en cada extremo. Las trayectorias del rotor de la punta pueden superponerse en cierta medida. En ese caso, uno rotor se sitúa más alto que el otro para evitar que colisionen las palas del rotor.
La figura 7 representa una configuración típica. Ambos rotores ejercen una fuerza de elevación para compensar el peso del cuerpo. Si la fuerza combinada de la fuerza de elevación supera el peso del tándem, se producirá el despegue.
La estabilidad y el equilibrio del helicóptero en tándem puede analizarse en 4 dimensiones que es necesario controlar para mantener el tándem en un lugar en el espacio,oalolargo de una trayectoria deseada. Estos controles pueden ser activos (por el piloto, o asistido por electrónica), o pasivos (por diseño aerodinámico y mecánico).
Estas dimensiones se representan en las figuras 10 y 11.
Hacia adelante/atrás (100)
Hacia el lado izquierdo/derecho (200)
Vertical hacia arriba/abajo (300)
Viraje (400).
Estas 4 dimensiones no tienen referencia absoluta en el espacio. Por lo tanto, deben realizarse constantes correcciones en vuelo para mantener el vuelo en tándem según se desee. En general es conocido que tanto en tándems de tamaño real como los recreativos/de juguete esto implica un conjunto muy específico y complicado de dispositivos de estabilización tales como sistemas de giroscopio y de realimentación, sobre los controles permanentes del piloto.
Para conseguir la estabilidad en la dimensión 100 y 200, y hasta cierto punto la dimensión 400, el helicóptero en tándem va equipado con rotores autoestables tal como se describe en las figuras 10 y 17. Este sistema de rotores requiere que el helicóptero resista por diseño del rotor cualquier desviación en las dimensiones 100 y 200, y hasta cierto punto la dimensión 400.
La dimensión 300 normalmente no requiere nada más que la entrada del piloto para seleccionar y mantener la altitud deseada, o la velocidad de ascenso y descenso.
La dimensión 400, el viraje alrededor del eje vertical, requiere ocuparse de los efectos del momento torsor de los rotores principales, y cualquier perturbación externa que induzca cambios de viraje.
Un rotor produce un momento torsor como efecto secundario de la impulsión generada. Este momento torsor irá contra el sentido de giro del rotor. En un helicóptero clásico con rotor principal y de cola, este momento torsor es compensado por el rotor de cola. Si no existiera tal compensación, el cuerpo giraría alrededor del eje vertical en un sentido contra el giro del rotor. El rotor principal girando en sentido horario induce un momento torsor en el cuerpo en sentido antihorario. Para evitar que el cuerpo gire permanentemente alrededor de su eje vertical, se añade el rotor de cola para compensar el momento torsor con una fuerza lateral.
En helicópteros en tándem, tal como se muestra en las figuras 12 y 13, los dos rotores giran de modo que el giro de un rotor 1000 en sentido 1100 (sentido horario) crea un momento torsor en el cuerpo 2 en sentido 113 (sentido antihorario) alrededor del eje central 500. El giro del otro rotor 2000 en sentido 1200 (sentido antihorario) crea un momento torsor en el cuerpo en sentido 114 (sentido horario) alrededor del eje central de ese rotor. Esto se ilustra en la figura 13.
En un caso perfecto, el momento torsor 113 y el momento torsor 114 tienen el mismo tamaño, pero en sentido opuesto. Por lo tanto, se anulan y el cuerpo del tándem no gira por sí mismo. Comportamiento del viraje
Ese caso perfecto supone que ambos rotores giran a la misma velocidad, tienen la misma resistencia al avance, tienen la misma fuerza de elevación, y que perturbaciones externas tales como ráfagas de aire y turbulencias no tienen influencia.
En realidad, nada de esto es absolutamente cierto. Por lo tanto, aunque el cuerpo mantenga más o menos su posición de viraje, cambiará de dirección de manera constante y aleatoria debido a todos los factores indicados anteriormente. Corregirlo depende del piloto, ya sea asistido por un eventual estabilizador giroscópico, u otros dispositivos.
Contra más pequeño es el modelo, mayor efecto tienen estos factores debido a la menor inercia del tándem, requiriéndose una entrada de corrección del piloto más rápida. Inestabilidad del viraje
La configuración de giro en sentido contrario anula el momento torsor sobre el cuerpo. Sin embargo, provoca un problema relacionado con la estabilidad del viraje.
Consideremos el helicóptero en tándem de la técnica volando y supongamos que se encuentra en una posición inmóvil perfecta suspendido en vuelo. Esto se muestra en la figura 13. El rotor 1000 y el rotor 2000 giran en sentido contrario. El rotor 1000 y el rotor 2000 crean las mismas fuerzas de elevación 300 y
400. El cuerpo está horizontal.
Consideremos el mismo helicóptero en tándem volando, y supongamos que como resultado de cualquiera de los efectos descritos (ráfagas de aire, turbulencia, ligero cambio en las revoluciones relativas del rotor, etc.) el cuerpo comienza a girar en un sentido (en sentido horario, en este ejemplo), alrededor de la línea central vertical 500 del helicóptero en tándem de la figura 13. El rotor 1000 y el rotor 2000 giran en sentidos contrarios. Debido al giro y sentido de giro del cuerpo, el rotor 1000 aumenta su velocidad de giro mientras que el rotor 2000 disminuye la velocidad de giro respecto al aire. Debido a que la fuerza de elevación a una inclinación constante varía con la velocidad de giro, el rotor 1000 y el rotor 2000 crean ahora fuerzas de elevación diferentes, la 3000 es mayor y la 4000 es menor. Debido a la diferencia en las fuerzas de elevación, el cuerpo ya no se encuentra en equilibrio y tiende a subir el extremo delantero donde se encuentra el rotor 1000 y a bajar el extremo trasero adyacente al rotor 2000. Debido a la diferencia en las fuerzas de elevación, el momento torsor en el rotor 1000 aumenta, y el momento torsor en el rotor 2000 disminuye.
Los cambios en el momento torsor son de igual magnitud pero en distinto sentido, de modo que se compensan entre sí y no influyen en la perturbación del viraje.
Cuando el cuerpo 2 comienza a girar en un sentido (en sentido horario en este ejemplo), alrededor de la línea central vertical 500 del helicóptero en tándem (figura 13), entonces la fuerza de elevación a lo largo de la extensión de un rotor varía a lo largo de la posición respecto al cuerpo y el eje de giro del cuerpo. El aumento/disminución de la elevación será mayor contra más lejos del eje de giro del cuerpo. Esto aumenta más la desestabilización del helicóptero y sube el extremo delantero donde se encuentra el rotor 1000 y baja el extremo trasero adyacente al rotor 2000 incluso más.
El cuerpo 2 ya no permanece horizontal y sube el rotor de elevación alto y baja el rotor de elevación bajo. El aumento en la elevación del rotor 1000 va acompañado por un movimiento del centro de elevación más allá de la línea central del helicóptero (mayor palanca). La disminución asociada a la elevación del rotor 2000 va acompañada por un movimiento del centro de elevación más cerca de la línea central del helicóptero (menor palanca). Ambos efectos combinados refuerzan la tendencia a inclinarse hacia atrás provocada por las diferencias de impulsión como tal. Esta inclinación se traduce en una velocidad parásita hacia atrás indeseada. Esto, además, desestabiliza el tándem sobre la perturbación de viraje inicial. Asimetría izquierda-derecha en la configuración de giro en sentido contrario
Los rotores que giran en sentido contrario crean un tándem que es simétrico en efectos aerodinámicos, giroscópicos. Esto se supone que facilita la disposición de los componentes, el cuerpo y el diseño global del cuerpo.
Sin embargo, los rotores que giran en sentido contrario tienen un efecto asimétrico sobre el empuje lateral en el cuerpo en tándem. El rotor 1000 y el rotor 2000 giran en sentido contrario. Los rotores crean un flujo de aire hacia abajo para crear la fuerza de elevación, pero ese flujo hacia abajo tiene una componente en espiral en el sentido de giro del rotor. Cuando las puntas de ambos rotores alcanzan el centro del cuerpo 2, este aire en espiral golpea el lado del cuerpo 2 con una componente del flujo de aire.
En el tándem se crea un efecto de 3 etapas:
a.
El cuerpo 2 experimenta una fuerza de empuje lateral, esta fuerza lateral tiende a empujar el helicóptero en la dirección de la fuerza 4000.
b.
Esta fuerza 4000 hace que el tándem se incline hacia un lado y ambos rotores se inclinen lo mismo.
c.
La fuerza de elevación ya no es vertical pero tiene una componente vectorial horizontal. Este vector empuja el tándem hacia la dirección opuesta. Esto aumenta la fuerza lateral que golpea el cuerpo 2.
De este modo, a pesar de la evidente simetría de la configuración de giro en sentido contrario, el tándem tendrá una fuerte tendencia a inclinarse y deslizar hacia un lado. Esta tendencia varía con la superficie del cuerpo, el peso del tándem, la velocidad de rotación de los rotores, la distancia relativa del (de los) rotor(es) al cuerpo, la posición del centro de gravedad. En conjunto, esta tendencia aumenta al reducirse el peso del tándem. Una posible solución es mover el centro de gravedad hacia un lado para alinear el cuerpo de nuevo hacia la vertical.
Los rotores en tándem unidireccional se ilustran con referencia a las figuras.
Los rotores de giro en sentido contrario en una configuración en tándem, en la que los ejes de los rotores se encuentran a una determinada distancia entre sí, tienen efectos de desestabilización y asimétricos. Los cambios en el viraje inducen una desviación anterior/posterior, y el rotor empuja el tándem para inclinarse y deslizar. La combinación de estos efectos hace muy complicado encontrar un ajuste natural del tándem para un vuelo estable sin corrección del piloto,
o giroscopio, etc., en la dimensión delantera/trasera y lateral.
La solución es tener los rotores girando en el mismo sentido. Cuando una perturbación del viraje externa provoca que el cuerpo gire, entones ambos rotores experimentan la misma disminución o aumento de velocidad de rotación igual a la velocidad de rotación del cuerpo.
Las fuerzas de elevación en ambos rotores varían de la misma manera, de modo que el cuerpo permanece horizontal. Este cambio en la fuerza de elevación hace que el tándem ascienda o descienda. Sin embargo, al no haber inclinación del cuerpo, éste no es un efecto de desestabilización.
Las fuerzas en espiral lateral del impulso del rotor todavía golpean el cuerpo 2, pero ahora en dirección opuesta de manera que se anulan. El cuerpo no se inclina, ni desliza lateralmente.
El momento torsor del rotor 1000 y el rotor 2000, en este caso de giro en sentido horario de ambos rotores se añaden ahora a un nuevo momento torsor. Los rotores se inclinan de tal manera, a saber magnitud y dirección, que una fuerza de empuje horizontal en ambos ejes rotores crea un momento torsor contrario que anula la suma del momento torsor del rotor.
El empuje en el rotor 1000 tiene una componente horizontal centrada en el eje del rotor 1000. El empuje en el rotor 2000 tiene una componente horizontal centrada en el eje del rotor 1000. Estas dos fuerzas ejercen un momento torsor en el cuerpo 2 en sentido opuesto al primer momento torsor. La magnitud del empuje depende de la inclinación de los rotores 1000 y 2000, y así del momento torsor resultante. Cuando los momentos torsores son idénticos en magnitud, se cancelan y evitan que el cuerpo gire alrededor de su eje vertical.
El grado de inclinación necesario de los rotores depende principalmente de:
el tipo de forma y contorno del rotor;
la distancia horizontal entre ambos rotores; y
la forma del cuerpo 2 que también influye en el ángulo.
Esta inclinación es relativamente pequeña y es independiente de la velocidad de giro. Al aumentar la velocidad de giro, por ejemplo, aumenta el momento torsor inducido por el rotor. Una mayor velocidad de giro implica una mayor elevación y una mayor componente de empuje horizontal y, de este modo, un mayor empuje corrector. Es posible aumentar la velocidad en un rotor, el rotor trasero por ejemplo, y reducir la velocidad de giro en el otro rotor, el rotor delantero, sin ningún efecto de momento torsor asimétrico que provoque que el cuerpo gire o produzca viraje. Esto hace posible desplazar el helicóptero hacia adelante
o hacia atrás utilizando este método sin necesidad de corrección de viraje.
Los rotores que giran en sentido contrario en los helicópteros en tándem crean una tendencia a la desviación en dirección adelante/atrás y lateral, e inducen la inclinación del cuerpo. Esto da lugar a inestabilidad en vuelo a menos que un piloto, un sistema mecánico
o electrónico cree la entrada correctora necesaria.
La presente descripción utiliza dos rotores a una determinada distancia horizontal entre sí, que giran en el mismo sentido. Los rotores están inclinados de manera que compensan los efectos del momento torsor inducidos por los rotores que giran. Los efectos del viraje (inducido por el piloto o no iniciado/indeseado) ya no crean desviación en la dimensión anterior/posterior, ni provoca una inclinación indeseada del cuerpo. El empuje en espiral ya no se inclina y desvía el cuerpo hacia el lado.
El diseño del cuerpo es otro elemento que mejora la estabilidad contra efectos de viraje indeseados.
La forma del cuerpo de un helicóptero en tándem típico viene determinada hasta cierto punto por cuestiones funcionales. Tal como se muestra en la figura 18, es necesario conectar entre sí ambos rotores y sus sistemas de accionamiento, y esto da lugar a una parte central A larga y principalmente rectangular. Entonces existe un extremo en trompa típico B que se añade para alojar al (a los) piloto(s) y un extremo de cola con una superficie creciente C que actúa de estabilizador direccional para el vuelo hacia adelante. Esto es similar a las aletas de una flecha.
Los tamaños deBydeC, principalmente la parte que sobresale bajo los extremos E y D de los rotores afectan a la estabilidad del viraje.
Una forma mostrada en la figura 19 con aletas de extensiónFyGtiene una estabilidad de viraje relativamente mayor, y resiste e incluso detiene cualquier efecto de viraje indeseado debido a la asimetría en el par torsor entre los rotores y perturbaciones externas. Además, cuando el piloto proporciona una entrada de viraje deseada, esta forma amortigua el efecto, evita la superación del efecto frente al efecto deseado, y actúa de “amortiguador”. El resultado es una mayor comodidad para el piloto, y un helicóptero en tándem mucho más estable.
Las razones por las cuales esto funciona son por lo menos 3. En primer lugar, las superficies F y G se encuentran a la distancia más alejada de la línea central H en comparación con el resto del cuerpo. Esto se ilustra además en la figura 20. En caso de desvío alrededor de la línea central H hacia la derecha, por ejemplo, las superficies laterales F y G actúan como frenos aerodinámicos, ya que tienen que vencer la presión del aire 101 y 102 que golpea las superficies debido al giro de viraje.
Este efecto de frenado reduce la velocidad de giro de viraje, y eventualmente lo detiene. La forma de F y G puede ser cualquier perfil deseado.
En segundo lugar, las superficies F y G se encuentra en el flujo de aire hacia abajo según es generado por los dos rotores, y tienden a alinearse al de la fuerza hacia abajo. Esto es una función similar al efecto de un elemento rotor radial.
En tercer lugar, si el cuerpo gira, entonces las superficies de las aletasFyGverán el flujo hacia abajo del impulso del rotor combinado con el movimiento como consecuencia del viraje, como un flujo combinado que ya no se encuentra alineado con la superficie de las aletasFoG pero con un determinado ángulo de ataque. Este ángulo de ataque crea un fuerza de elevación perpendicular a las superficies de las aletas F y G opuesta al sentido de movimiento. Estas fuerzas de elevación 500 y 600 contrarrestan el movimiento de viraje y además lo amortiguan. Véase figura 21.
La forma de las partes de la aletaFyG puede ser cualquier perfil deseable. Tal como se muestra en la figura 22, la extensión delantera queda integrada en el diseño del cuerpo. El extremo de la aleta trasera G puede ser una lámina de plástico transparente.
Alternativamente, ambas aletas de extensiónFyG están hechas en plástico transparente para así respetar la forma deseada de un cuerpo y presentar el efecto de estabilización de viraje. Esto se muestra en la figura
23.
Las superficies de las aletasFyG pueden inclinarse para quedar más o menos alineadas con el flujo de aire de los ejes de los rotores inclinados, de la realización de los rotores que giran en el mismo sentido. Esto intensifica el efecto y reduce el rozamiento del flujo de aire en esas superficies, tal como se muestra en las figuras 24A y 24B.
El efecto de la mayor estabilidad de viraje también se consigue en el caso de tener una de las superficies de las aletas F o G. Alternativamente, la relación entre la superficie de las aletasFyG puede ser perceptiblemente distinta de 1 a 1. En ese caso, el efecto está todavía ahí. Puede reducirse algo ya que los efectos de ambos rotores no se emplean totalmente.
En algunos casos en los que la relación entre F y G es muy distinta de 1 a 1, y debido al efecto flecha citado brevemente antes, el helicóptero solamente se siente cómodo desplazándose (debido a una orden eventual hacia delante dada por el piloto) en la dirección 80 opuesta a la superficie lateral principal del cuerpo. Esto se muestra en la figura 25.
Una de las superficies de las aletasFyG puede añadirse o eliminarse en función de la dirección de movimiento principal. En vuelo habitual, los helicópteros quedarán suspendidos en el aire o volarán hacia adelante, de modo que solamente puede ser necesaria la superficie G. Esto se muestra en la figura 25.
Las extensiones de aleta F y/o G pueden alcanzar esencialmente el punto circunferencial exterior alcanzado por el rotor que gira. Incluso si no alcanzan el otro punto circunferencial, habrá un efecto estabilizador.
La figura 26 representa un sistema para controlar el viraje. El viraje de un helicóptero en tándem según se muestra en la figura 26 con rotores que giran en el mismo sentido puede controlarse modificando la incidencia de un eje rotor del rotor 1000 frente al otro eje rotor del rotor en tándem 2000. Este cambio de inclinación modifica la magnitud de las componentes horizontales de las fuerzas de elevación. Esto varía la magnitud del momento torsor, que a su vez varía el sentido de giro del cuerpo. En la figura 26 se representa un procedimiento para variar esta incidencia.
Los dos ejes rotores de los dos rotores 1000 y 2000 quedan conectados a un soporte central 12000. Este soporte central 12000 queda dividido en dos partes de 12000A y 12000B. 12000A y 12000B pueden girar una contra otra accionadas por un servo mecanismo. Este mecanismo puede ser un sistema basado en un motor 3000, o utilizar otros accionadores tales como unos piezo accionadores, accionadores de polímero, conjuntos imán/bobina y tecnologías comparables.
La presente descripción no queda limitada a las realizaciones descritas como ejemplo y representadas en las figuras adjuntas. Son posibles muchas variaciones en tamaño y alcance y características diferentes. Por ejemplo, en lugar de disponerse motores eléctricos son posibles otras formas de energía motorizada. A los rotores se les puede disponer un número distinto de palas.
Un helicóptero de acuerdo con la descripción puede realizarse de todos los tipos de formas y dimensiones en tanto que permanezcan dentro del alcance de la descripción. En este sentido, aunque el helicóptero en algunos casos se haya descrito como helicóptero de juguete o miniatura, las características descritas e ilustradas pueden tener uso en parte o en conjunto en un helicóptero de tamaño natural.
Aunque el aparato y el procedimiento se han descrito en términos de lo que actualmente se considera que son las realizaciones más prácticas y preferidas, se entiende que no es necesario que la descripción quede limitada a las realizaciones descritas. En algunos casos puede haber muchas más de dos hélices y/o elementos rotores radiales en uno o más de los respectivos rotores principales o rotores en tándem y sus respectivos rotores auxiliares. También el ángulo agudo entre la hélice y el elemento rotor radial puede variar en extensión y puede ser menor de 10º y mayor de 17º.
Aunque la invención ha sido descrita en detalle con relación a un helicóptero en tándem, está claro que los rotores pueden hacer volar otros objetos de una manera estabilizada similar. El cuerpo de esos objetos puede presentar diferentes formas, por ejemplodistintos vehículos de juguete o figuras de juguete. Éstos podrían ser robots, insectos, coches, platillos volantes, aviones, o cualquier otro tipo de cuerpo que pueda quererse hacer volar sobre tierra, suelo o base.
Se pretende cubrir distintas modificaciones y disposiciones similares incluidas dentro del espíritu y alcance de las reivindicaciones, cuyo alcance debe estar de acuerdo con la interpretación más amplia para así abarcar todas las modificaciones y estructuras similares citadas. La presente descripción incluye cualquiera y todas las realizaciones de las siguientes reivindicaciones.

Claims (50)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) accionadas por un eje rotor (8a) en el cual van montadas las palas (12a); un rotor en tándem (4b) con palas (12b) accionadas por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor del rotor principal (4a), un rotor auxiliar (5a) asociado al rotor principal (4a) accionado por el eje rotor del rotor principal (4a) y provisto de unos elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor (8a) para el giro en el sentido de giro del rotor principal (4a), estando montado el rotor auxiliar (5a) asociado al rotor principal (4a) de manera basculante en un eje oscilante (30) y cuyo eje oscilante (30) está dispuesto esencialmente transversal al eje rotor (8a) del rotor principal (4a), estando conectados entre sí el rotor principal (4a) y el rotor auxiliar (5a) por una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) asociado al rotor principal (4a) controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a).
  2. 2.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, que incluye un rotor auxiliar (5a) asociado al rotor en tándem (4b) accionado por el eje rotor del rotor en tándem (4b) y provisto de unos elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor para el giro en el sentido de giro del rotor en tándem (4b), estando montado el rotor auxiliar (5a) asociado al rotor en tándem (4b) de manera basculante en un eje oscilante y cuyo eje oscilante está dispuesto esencialmente transversal al eje rotor del rotor en tándem (4b), estando conectados entre sí el rotor en tándem (4b) y el rotor auxiliar (5a) asociado al rotor en tándem (4b) por una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) asociado al rotor en tándem (4b) controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12b) del rotor en tándem (4b).
  3. 3.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) incluyen cada uno dos palas de hélice (12a; 12b) situadas esencialmente alineadas entre sí.
  4. 4.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a), y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a) asociado al rotor principal (4a) están conectados al rotor principal (4a) con una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice principal (12a) y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a), y una articulación del rotor principal (4a) a las palas de la hélice (12a) está formada por un husillo (15a) que está fijado al eje rotor (8a) del rotor principal (4a).
  5. 5.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que las palas de la hélice (12b) del rotor en tándem (4b), y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a) para el tándem están conectados al rotor en tándem (4b) con una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice en tándem (12b) y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a), y una articulación del rotor en tándem (4b) a las palas de la hélice (12b) está formada por un husillo que queda fijado al eje rotor del rotor en tándem (4b).
  6. 6.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 4, caracterizado por el hecho de que el husillo (15a) del rotor principal (4a) se extiende esencialmente en la dirección longitudinal (13a) de la pala de la hélice (12a) del rotor principal (4a) que es paralela a uno de los elementos rotores radiales (28) o está situada en un ángulo agudo respecto a la dirección longitudinal (13a).
  7. 7.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la unión mecánica incluye una articulación de varilla (31) montada en un elemento rotor radial (28) del rotor auxiliar (5a) con un punto de fijación (32) y está montada articulada con otro punto de fijación (35) a la pala de la hélice (12a) del rotor principal (4a).
  8. 8.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el punto de fijación
    (31) de la varilla (31) está situado en el rotor principal (4a) a una distancia (D) del eje del husillo de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a), y el otro punto de fijación (35) de la varilla (31) está situado en el rotor auxiliar (5a) a una distancia (E) del eje geométrico (38) del eje oscilante (30) del rotor auxiliar (5a).
  9. 9.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la distancia entre el punto de fijación (32) de la varilla (31) en el rotor principal (4a) y el eje del husillo de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) es mayor que la distancia entre el punto de fijación de la varilla (31) en el rotor auxiliar (5a) y el eje geométrico del eje oscilante del rotor auxiliar (5a).
  10. 10.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 8 o 9, caracterizado por el hecho de que la distancia entre el punto de fijación (32) de la varilla (31) en el rotor principal (4a) y el eje del husillo de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) es aproximadamente el doble que la distancia entre el otro punto de fijación
    (35) en el rotor auxiliar (5a) y el eje geométrico del eje oscilante del rotor auxiliar (5a).
  11. 11.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que la varilla (31) está fijada a unos brazos de palanca (34, 37) con su punto de fijación formando parte respectivamente del rotor principal (4a) y del rotor auxiliar (5a).
  12. 12.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje longitudinal (14a) de los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a) se encuentra situado dentro de un ángulo (B) aproximadamente de 10 a aproximadamente 17 grados con el eje longitudinal (13a) de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a).
  13. 13.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje longitudinal (13a) de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) se encuentra situado en un ángulo agudo con el eje de un husillo (15) que monta estas palas de hélice al eje rotor.
  14. 14.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el diámetro del rotor auxiliar (5a) es menor que el diámetro del rotor principal (4a).
  15. 15.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en el mismo sentido.
  16. 16.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en el mismo sentido.
  17. 17.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en sentido contrario.
  18. 18.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en sentido contrario.
  19. 19.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) que es accionado por un eje rotor (8a) y que está montado en este eje rotor (8a), de manera que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal (4a) en el plano de rotación (14) del rotor y el eje rotor (8a) es variable, y un rotor auxiliar (5a) giratorio con el eje rotor y que es para el movimiento oscilante relativo alrededor del eje rotor y siendo tal que hay una posición relativa diferente de modo que el rotor auxiliar (5a) provoca que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal (4a) sea diferente, y un rotor en tándem (4b) con palas de hélice (12b) accionadas por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a).
  20. 20.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 19, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en el mismo sentido.
  21. 21.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el cuerpo (2) incluye por lo menos una extensión longitudinalmente desde el cuerpo (2) del helicóptero (1) a lo largo de un eje longitudinal del cuerpo (2) del helicóptero (1).
  22. 22.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 21, caracterizado por el hecho de que existe una extensión dirigida hacia adelante de la parte delantera del cuerpo (2) y una extensión dirigida hacia atrás de la parte trasera del cuerpo (2).
  23. 23.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo; un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) que es accionado por un eje rotor (8a) y que está montado en este eje rotor (8a), de manera que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal en el plano de rotación
    (14) del rotor y el eje rotor (8a) puede varias; un rotor auxiliar (5a) con el rotor principal (4a) y provisto de dos elementos rotores radiales (28), controlando el movimiento del rotor auxiliar (5a) el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a), y un rotor en tándem (4b) accionado por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a); y un rotor auxiliar (5a) con el rotor en tándem (4b) y provisto de dos elementos rotores radiales (28).
  24. 24.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que los rotores auxiliares (5a) del respectivo rotor principal (4a) y en tándem (4b) están accionados por los respectivos ejes rotores, quedando montados los respectivos rotores auxiliares (5a) de manera basculante y siendo el movimiento oscilante relativamente hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje auxiliar, y cuyo eje auxiliar queda dispuesto esencialmente transversal al respectivo eje rotor de los rotores, estando conectados entre sí los rotores principales (4a) y los rotores auxiliares (5a) asociados por medio de una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante de los rotores auxiliares (5a) controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del respectivo rotor principal (4a).
  25. 25.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) que
    es accionado por un eje rotor (8a) en el cual van montadas las palas (12a); un rotor en tándem (4b) accionado por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a), un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor (8a) del rotor principal (4a) y provisto de elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor para la rotación, estando montado el rotor auxiliar (5a) de manera que el eje longitudinal de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) está situado en un ángulo agudo respecto al eje longitudinal de una de las palas de la hélice del rotor auxiliar (5a).
  26. 26.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) incluye dos palas de hélice (12a) situadas esencialmente alineadas entre sí.
  27. 27.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a), y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a) están conectadas entre sí respectivamente con una unión mecánica que permite el movimiento relativo entre las palas de la hélice y los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a), y una articulación del rotor principal (4a) a las palas de la hélice (12a) está formada por un husillo (15a) que está fijado al eje rotor (8a) del rotor principal (4a).
  28. 28.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que el eje longitudinal de los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a) está situado aproximadamente en un ángulo (B) aproximadamente de 10 grados a aproximadamente 17 grados con el eje longitudinal de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a).
  29. 29.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 23, caracterizado por el hecho de que el diámetro de los elementos rotores radiales (28) de los rotores auxiliares (5a) de cada uno de los respectivos rotores principal (4a) y en tándem (4b) es menor que el diámetro de las hélices (12a, 12b) del rotor principal (4a) y en tándem (4b).
  30. 30.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) que es accionado por un eje rotor (8a) en el cual van montadas las palas (12a); un rotor en tándem (4b) accionado por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) accionadas por el segundo eje rotor en el cual van montadas las palas (12a), un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor (8a) del rotor principal (4a) y provisto de elementos rotores radiales
    (28) desde el eje rotor (8a) para el giro en el sentido de giro del rotor principal (4a), estando montado el rotor auxiliar (5a) de manera que el eje longitudinal de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) está situado respecto al eje longitudinal de una de las palas de la hélice del rotor auxiliar (45), y estando conectados entre sí el rotor principal (4a) y el rotor auxiliar (5a) por una unión mecánica, tal que un movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a), y un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor (8a) del rotor principal (4a) del tándem y provisto de elementos rotores radiales (289 desde el eje rotor (8a) del rotor en tándem (4b) para el giro en el sentido de giro del rotor principal (4a) del tándem, estando montado el rotor auxiliar (5a) del tándem de manera que el eje longitudinal de una de las palas de la hélice del (12a) rotor principal (4a) está situada respecto al eje longitudinal de uno de los elementos rotores radiales
    (28)
    del rotor auxiliar (5a), y estando conectados entre sí el rotor principal (4a) y el rotor auxiliar (5a) por una unión mecánica, tal que un movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) controla el ángulo de incidencia
    (A)
    de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a).
  31. 31.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 30, caracterizado por el hecho de que el diámetro del rotor auxiliar (5a) es menor que el diámetro del rotor principal (4a) de cada uno del rotor principal (4a) y rotor en tándem (4b).
  32. 32.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 30, caracterizado por el hecho de que el rotor auxiliar (5a) está provisto de unos pesos estabilizadores (39) que están fijados respectivamente a un elemento rotor radial (28).
  33. 33.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) accionadas por un eje rotor (8a) en el cual van montadas las palas; un rotor en tándem (4b) accionado por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a), un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor (8a) del rotor principal (4a) y provisto de elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor para el giro en el sentido general de giro del rotor principal (4a), estando montado el rotor auxiliar (5a) de manera que el eje longitudinal de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) está situado respecto al eje longitudinal de uno de los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a); un rotor con palas de hélice que es accionado por un eje rotor y que está montado en este eje rotor, de manera que el ángulo de incidencia (A) del rotor en el plano de rotación (14) del rotor y el eje rotor es variable; y un rotor auxiliar (5a) giratorio con el eje rotor y que es para el movimiento oscilante relativo alrededor del eje rotor y que es tal que hay una posición relativa diferente de modo que el rotor auxiliar provoca que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal (4a) sea distinto.
  34. 34.
    Helicóptero (1) que comprende un cuerpo (2); un rotor principal (4a) con palas de hélice (12a) accionadas por un eje rotor (8a) en el cual van montadas las palas; un rotor en tándem (4b) accionado por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor (8a) del rotor principal (4a), existiendo para el rotor principal (4a) un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor (8a) del rotor principal (4a) y provisto de elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor (8a) para el giro en sentido de giro general del rotor principal (4a), estando montado el rotor auxiliar (5a) de manera que el eje longitudinal de una de las palas de hélice (12a) del rotor principal (4a) está situado respecto el eje longitudinal de uno de los elementos rotores radiales (28) del rotor auxiliar (5a); de modo que el ángulo entre el plano de rotación (14) del rotor principal (4a) y el eje rotor (8a) es variable; existiendo para el rotor en tándem (4b) un rotor auxiliar (5b) accionado por el eje rotor del rotor del tándem (4b), y presentando el rotor auxiliar (5b) dos elementos rotores radiales (28) que se extienden esencialmente en un eje longitudinal substancialmente paralelo al eje longitudinal de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) o en un ángulo agudo relativamente pequeño respecto al eje longitudinal de la
    hélice (12b) del rotor en tándem (4b), estando montados los rotores auxiliares (5a) cada uno respectivamente de manera basculante en un eje oscilante (30) que está dispuesto esencialmente transversal a su eje rotor del respectivo rotor principal (4a) y rotor en tándem (4b) y el movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) controla el ángulo de incidencia (A) de por lo menos una de las palas de la hélice (12a) del respectivo rotor principal (4a).
  35. 35.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) incluye dos palas de hélice (12a) situadas esencialmente alineadas entre sí.
  36. 36.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que el eje longitudinal de una de las palas de la hélice (12a) del rotor principal (4a) está situada en ángulo agudo con el eje longitudinal de los respectivos elementos rotores radiales (28).
  37. 37.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 34, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en el mismo sentido.
  38. 38.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 30, caracterizado por el hecho de que el rotor principal (4a) y el rotor en tándem (4b) giran en sentido contrario.
  39. 39.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el cuerpo (2) incluye un extremo frontal y, considerada transversalmente, la extensión del cuerpo (2) en el extremo frontal está substancialmente en la misma posición que la posición circunferencial exterior del rotor principal (4a).
  40. 40.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el cuerpo (2) incluye un extremo posterior y, considerada transversalmente, la extensión del cuerpo en el extremo posterior es substancialmente la misma posición que la posición circunferencial exterior del rotor en tándem (4b).
  41. 41.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el eje rotor (8a) para el rotor principal (4a) o el eje rotor para el rotor en tándem (4b) se encuentran, por lo menos uno de ellos, relativamente inclinado respecto a un eje vertical a través del cuerpo (2).
  42. 42.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 41, caracterizado por el hecho de que ambos ejes están relativamente inclinados respecto al eje vertical.
  43. 43.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 42, caracterizado por el hecho de que la inclinación del eje del rotor principal (4a) y el eje del rotor en tándem (4b) están inclinados de manera opuesta respecto al eje vertical.
  44. 44.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la inclinación respecto al eje vertical es controlada por un servo mecanismo, siendo el mecanismo sensible para así controlar el viraje.
  45. 45.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 42, caracterizado por el hecho de que la inclinación respecto al eje vertical es controlada por un servo mecanismo, siendo el mecanismo sensible para así controlar el desvío del control.
  46. 46.
    Helicóptero (1) según la reivindicación 43, caracterizado por el hecho de que la inclinación respecto al eje vertical es controlada por un servo mecanismo, siendo el mecanismo sensible para así controlar el viraje.
  47. 47.
    Objeto volador que comprende un cuerpo; un rotor principal (4a) con palas de hélice accionadas por
    un eje rotor en el cual van montadas las palas; un rotor en tándem (4b) con palas de hélice accionadas por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor del rotor principal (4a), un rotor auxiliar (5a) accionado por el eje rotor del rotor principal (4a) y provisto de elementos rotores radiales (28) desde el eje rotor para el giro en el sentido de giro del rotor principal (4a), estando montado el rotor auxiliar (5a) de manera basculante en un eje oscilante y siendo el movimiento oscilante relativamente hacia arriba y hacia abajo alrededor del eje auxiliar, y estando dispuesto el eje auxiliar esencialmente transversal al eje rotor del rotor principal (4a), estando conectados entre sí el rotor principal (4a) y el rotor auxiliar (5a) por una unión mecánica, tal que el movimiento oscilante del rotor auxiliar (5a) controla el ángulo de incidencia
    (A) de por lo menos una de las palas de la hélice del rotor principal (4a).
  48. 48. Objeto volador según la reivindicación 47, caracterizado por el hecho de que el cuerpo del objeto es selectivamente un vehículo de juguete o una figura de juguete.
  49. 49.
    Objeto volador que comprende un cuerpo; un rotor principal (4a) con palas de hélice que es accionado por un eje rotor y que está montado en este eje rotor, de manera que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal (4a) en el plano de rotación (14) del rotor y el eje rotor es variable, y un rotor auxiliar (5a) giratorio con el eje rotor y que es para el movimiento oscilante relativo alrededor del eje rotor y que es tal que hay una posición relativa diferente de modo que el rotor auxiliar (5a) provoca que el ángulo de incidencia (A) del rotor principal (4a) sea distinto, y un rotor en tándem (4b) con palas de hélice accionadas por un segundo eje rotor dirigido substancialmente paralelo al eje rotor del rotor principal (4a).
  50. 50.
    Objeto volador según la reivindicación 49, caracterizado por el hecho de que el cuerpo del objeto es selectivamente un vehículo de juguete o una figura de juguete.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200801184
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 17.04.2008
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    TECH MODEL PRODUCTS. "Twinn Rexx Tandem development page". Tech Model Products LLC; 1-9,11,14,17-19,
    22-marzo-2007. [Recuperado el 9-marzo-2011]. Recuperado de Internet a través del servicio de
    21-24,26-27,29-33,
    archivado de Wayback Machine: <URL: replay.waybackmachine.org/20070322210614/http://www.techmodelproducts.com/twinn_rexx.htm>.
    38,40,47-50
    Y
    US 20020109044 A1 (ROCK) 15.08.2002, párrafos [0038]-[0042],[0082],[0088]; 1-9,11,14,17-19,
    figuras 1-2,4,6,12-13.
    21-24,26-27,29-33,
    38,40,47-50
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 10.03.2011
    Examinador L. Dueñas Campo Página 1/2
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200801184
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD
    A63H27/133 (01.01.2006) B64C27/08 (01.01.2006) B64C27/57 (01.01.2006) B64C27/72 (01.01.2006)
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    A63H, B64C
    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)
    INTERNET, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/2
ES200801184A 2007-04-17 2008-04-17 Objeto volador con rotores en tándem. Expired - Fee Related ES2355996B1 (es)

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