1. Assegurar a sustentação do helicóptero, desenvolvendo uma força aerodinâmica igual e oposta ao peso aparente do aparelho;

2. Assegurar a propulsão do helicóptero, inclinado essa força aerodinâmica na direção em que ser quer deslocar; e

3. Permitir a pilotagem do helicóptero em torno do seu centro de gravidade - CG - e ao longo de uma trajetória no espaço aéreo.

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

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

Na maioria dos helicópteros existe também o rotor de cauda, necessário para compensar o torque gerado pelo motor, quando o motor estiver fornecendo potência ao rotor principal.

1. Funções da Cabeça do Rotor Principal

A cabeça do rotor é o coração da aeronave de asas rotativas, pois é para onde convergem todos os problemas iniciais de adaptação e de regulação.

É através da cabeça do rotor que passam os esforços aerodinâmicos e centrífugos vindo das pás para a estrutura e é onde se localizam todas as causas dos problemas dinâmicos geradores de vibração e de instabilidades.

Também, é através da cabeça do rotor que as pás recebem a potência vinda do motor para mantê-las girando e os comandos de vôo de pilotagem em passo.

Foi Juan de La Cierva que em torno de 1928 construiu o primeiro rotor articulado para os seus autogiros, resolvendo assim os problemas fundamentais de instabilidade que tinham levando ao abandono a maior parte dos desenvolvimentos em asas rotativas feitos no início do século 20.

Para solucionar os problemas de tendência a cabrar dos autogiros quando se iniciava a corrida de decolagem, La Cierva primeiramente idealizou e construiu a articulação de batimento, compensando assim a dissimetria de sustentação.

Posteriormente, ele introduziu a articulação de avanço e recuo, para anular os esforços de flexão na raiz da pá, no plano de rotação, causados pela aceleração de Coriolis.

Foi aperfeiçoada também nesta época a articulação de passo para variar a força aerodinâmica gerada pelo rotor principal em intensidade (passo coletivo) e em inclinação (passo cíclico) (figura 1-8 ).

Nota 1: As pás do rotor construído por La Cierva eram completamente rígidas, sendo desta forma impedidas de executarem livremente os movimentos de batimento. Ao iniciar o movimento de translação, surgia no rotor uma forte tendência a cabrar devido à dissimetria de sustentação.

Os três graus de liberdade (liberdade em batimento, em arrasto e em passo) das pás de um rotor de asas rotativas podem ser efetuados:

1. em torno de rolamentos mecânicos ou buchas autolubrificantes, normalmente encontrados em rotores antigos;

2. por flexão e torção de peças metálicas (barras em titânio, feixes de cabos de aço) ou pela flexão e torção da própria pá construída em alumínio, encontrados em rotores antigos;

3. em torno de rótulas elastoméricas, utilizadas na quase totalidade dos rotores modernos; ou

4. por flexão e torção de peças em material composto (barras em fibra de carbono ou em fibra de vidro) ou pela flexão e torção da própria pá construída em material composto, empregadas em alguns rotores modernos.

Portanto todos os rotores de asas rotativas, mesmo os rotores rígidos, possuem necessariamente os três graus de liberdade, com as seguintes funções:

Grau de liberdade em passo, permitindo variar o ângulo de ataque das pás de forma coletiva (todas as pás são submetidas à mesma variação de ângulo de passo ao mesmo tempo) ou de forma cíclica (para cada posição de azimute existe um valor de ângulo de passo). A variação de passo é necessária para a pilotagem da aeronave e o movimento é feito em torno de eixo de variação de passo, que está na direção radial do disco do rotor (figura 1-9);

Figura 1-9 Grau de Liberdade em Passo

Grau de liberdade em batimento, que é o movimento que a pá executa subindo e descendo perpendicularmente ao plano de rotação, em torno do eixo de batimento posicionado perpendicularmente ao mastro. Este movimento é necessário para compensar a tendência a cabrar do rotor, devido à dissimetria de sustentação que aparece quando a aeronave de asas rotativas está em translação. Quando a pá sobe, o ângulo de ataque diminui, diminuindo a sustentação e reduzindo a tendência de subir. Quando ela desce, aumenta o ângulo de ataque e conseqüentemente a sustentação, reduzindo a tendência de descer (figura 1-10) ; e

Figura 1-10 Grau de Liberdade em Batimento

Nota 2: As rótulas elastoméricas equipam os helicópteros modernos e são constituídas de calotas esféricas em aço montadas umas sobre as outras e intercaladas por um elastômero (borracha especial), fazendo uma montagem do tipo sanduíche

Grau de liberdade em avanço e recuo (ou grau de liberdade em arrasto) é o movimento que a pá executa avançando e recuando no plano de rotação, em torno do eixo de avanço e recuo, que é paralelo ao mastro. O movimento de avanço e recuo no plano de rotação está diretamente acoplado ao movimento de batimento e é causado pela aceleração de Coriolis (ver item 4.4 Efeito de Coriolis). Quando a pá executa um movimento de batimento para cima, ela avança. Quando a pá desce, ela recua (figura 1-11). Esta oscilação no plano de rotação é a principal causa do fenômeno de ressonância no solo.

Figura 1-11 Grau de Liberdade em Avanço e Recuo