Exemplo de Comando Passo Coletivo 

A figura 1.41 (a) apresenta um exemplo de uma cadeira de comando de passo coletivo.

Existe um dispositivo especial chamado combinador (figuras 1.41 (a) e (b)) que permite ao piloto movimentar simultaneamente as 3 bielas de comando, provocando um deslizamento paralelo do prato cíclico e causando uma variação idêntica de ângulo de ataque das pás em todas as posições azimutais.

Neste exemplo de cadeia de controle, o comando direcional é direto e as vibrações no coletivo são amortecidas por meio do guinhol irreversível.

(a)

(b)

Figura 1.41 Comando do Passo Coletivo

Exemplo de Comando Direcional

A figura 1.42 apresenta um exemplo de uma cadeira de comando direcional.

Os pedais comandados pelo piloto provocam um deslocamento diferencial dos cabos, que se transformam em deslocamento axial da haste de comando de passo, gerando uma variação coletiva de ângulo de ataque das pás do rotor de cauda.

Figura 1.42 Comando Direcional - Pedal

Portanto, ao comandar o pedal, o piloto exerce um controle sob a intensidade da força aerodinâmica gerada pelo rotor de cauda, fazendo variar a proa do helicóptero. 

Tipos de Controle de Helicópteros 
 
O controle vertical dos helicópteros para as diversas configurações de rotores é obtido pela mudança da intensidade do vetor resultante aerodinâmico do rotor principal, variando-se ao mesmo tempo e com a mesma amplitude o ângulo de passo de todas as pás. Esta manobra é feita com o auxílio do comando coletivo (figura 1.43). 

clique aqui para ver o controle esquemático dos helicópteros

Os controles longitudinal e lateral para os helicópteros monorotores e para os com rotores coaxiais são obtidos pela inclinação do vetor resultante aerodinâmico do rotor principal com o auxílio do comando de passo cíclico que efetua uma variação cíclica de passo das pás. Ao inclinar a força aerodinâmica, surgirá uma componente horizontal que tracionará a aeronave na direção desejada enquanto que o momento criado pela força em torno do C.G. do helicóptero girará a fuselagem em arfagem, rolamento ou qualquer outro movimento combinado.

O controle longitudinal dos helicópteros com rotores lado-a-lado é análogo aos helicópteros monorotores. O piloto, ao movimentar o comando cíclico para a frente e para trás estará efetuando a mesma variação cíclica de passo nos dois rotores.

O controle longitudinal dos helicópteros com rotores em tandem é obtido pela variação diferencial da intensidade dos vetores aerodinâmicos resultantes e pela inclinação destes vetores. Portanto, o piloto por meio do manche cíclico estará provocando uma variação diferencial de passo coletivo entre os rotores e uma variação cíclica e simultânea dos ângulos de passo das pás dos dois rotores.

O controle lateral dos helicópteros com rotores lado-a-lado é análogo ao controle longitudinal dos helicópteros com rotores em tandem, ou seja, ocorre uma variação diferencial coletiva simultaneamente a uma variação cíclica igual para os dois rotores, quando o piloto movimenta lateralmente o manche cíclico.

O controle lateral dos helicópteros com rotores em tandem é análogo aos helicópteros monorotores, ocorrendo uma variação cíclica de passo idêntica nos dois rotores quando o piloto movimenta lateralmente o manche cíclico. 

O controle direcional dos helicópteros monorotores é obtido por meio da variação coletiva de passo das pás, variando a intensidade da força aerodinâmica resultante no rotor de cauda quando o piloto aciona os pedais. 

O controle direcional dos helicópteros com rotores coaxiais é obtido por meio da variação diferencial de passo coletivo das pás do rotor, variando o torque entre os rotores superior e do inferior, quando o piloto aciona os pedais. 

O controle direcional dos helicópteros com rotores lado-a-lado e em tandem é obtido por meio da inclinação diferencial dos vetores aerodinâmicos de cada rotor. O piloto, ao acionar o pedal, estará comandando a mesma variação cíclica, mas em direções opostas, em ambos os rotores. 

O mundo aeronáutico acompanhou atenciosamente as pesquisas e o desenvolvimento de duas novas tecnologias, que tornaram economicamente viáveis a partir da década de 80: o sistema NOTAR e o Convertiplano.

RP = Rotor Principal; RC = Rotor de Cauda; 
IN = Inferior; SU = Superior; F = Força aerodinâmica; 
FR = À Frente; T = Traseiro; D = Direito; E = Esquerdo; Q = Torque

Sistema NOTAR (NO Tail Rotor)

O conceito do sistema NOTAR foi desenvolvido pela McDonnell Douglas Helicopter Company no início da década de 80, com o objetivo de eliminar o rotor de cauda tradicional no controle antitorque de um vôo pairado e o controle direcional necessário em qualquer fase do vôo.

O sistema NOTAR é composto por quatro componentes principais: 

Força Aerodinâmica em Perfis Convencionais e em Seções Circulares com Circulação

a) Cone de cauda de seção circular pressurizado a baixa pressão (0,5 psi);

b) Gerador de Fluxo (fan) com passo variável, com solidez = 0,613, para manter a pressão constante dentro do cone de cauda;

c) Cone de cauda com duas fendas longitudinais posicionadas a 70o e a 140o do lado direito do helicóptero; e

d) Um direcionador de fluxo posicionado na extremidade do cone de cauda, acionado pelo pedal.

A força antitorque produzida pelo sistema NOTAR é gerada:

a) pelo controle da circulação do fluxo do rotor principal, por meio das duas fendas posicionadas ao longo do cone de cauda pressurizado, de tal forma a criar o efeito Coanda[1] (figuras 1.44 e 1.45); e pela rotação de um direcionador de fluxo que gira abrindo ou fechando a saída do escoamento e é posicionado na extremidade do cone de cauda.

(a) MD 900

(b) Força Antitorque Induzida

Figura 1.45 Controle Direcional do NOTAR (No Tail Rotor)
Efeito Coanda

[1] A tendência de um fluxo de ar de acompanhar a curvatura de uma superfície é chamada de efeito de superfície ou efeito Coanda. Nos helicópteros tradicionais o sopro do rotor incidi simetricamente no cone de cauda, não gerando qualquer força antitorque. No caso do NOTAR são feitas fendas ao longo do cone de cauda, gerando uma assimetria de aerodinâmica, defletindo lateralmente o fluxo do rotor, fazendo aparecer o efeito Coanda. Devido a este efeito, surge uma força lateral na direção oposta à deflexão do fluxo. Portanto, tudo se passa aerodinamicamente como se o efeito Coanda criasse uma seção fictícia para o cone de cauda em forma de um perfil aerodinâmico que, ao ser banhado pelo escoamento do rotor, geraria uma força antitorque lateral.

Figura 1.46 Funcionamento do Sistema NOTAR  

(a) Direcionador de fluxo completamente aberto  

(b) Direcionador de fluxo parcialmente aberto

(c) Direcionador de fluxo completamente fechado

Figura 1.47 Posição do Direcionador de Fluxo do Sistema NOTAR

Portanto, a energia armazenada no sopro (downwash) do rotor principal, que possui uma velocidade de 55 pés/min, é defletida pelo efeito Coanda, mudando de direção, enquanto que o cone de cauda pressurizado a 0,5 psi assegura uma velocidade de ejeção de ar pelo direcionado de fluxo que pode alcançar até 250 pés/min.

Desta forma o sistema NOTAR utiliza o efeito Coanda para produzir 60 a 65% da força antitorque necessária ao vôo pairado enquanto que o direcionador de fluxo contribui com aproximadamente 1/3 da força necessária ao controle e à pilotagem direcional do helicóptero em vôo pairado.

No vôo em translação o fluxo do rotor é defletido para trás, passando sobre a empenagem horizontal e deixando de banhar as fendas longitudinais do cone de cauda, causando assim a perda de 2/3 da força antitorque. Em translação o controle e a estabilidade direcionais são asseguradas pelos movimentos dos lemes e pelas empenagens verticais. 
Nas operações a baixas velocidades próximas ao solo, necessárias ao vôo de um helicóptero, o efeito Coanda, por ter características essencialmente aerodinâmicas, sofre uma grande influência da direção e da intensidade do vento de través e de cauda.