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Motor Turbo Eixo
:: Parâmetros Dimensionais
Parâmetros Dimensionais da Cabeça
do Rotor Principal
A figura abaixo apresenta o esquema
funcional da cabeça de um rotor de um helicóptero típico, ressaltando as suas
principais funções: movimento de batimento, de avanço e recuo e de passo.
Esquema Funcional da Cabeça do Rotor
Considerando
que a cabeça do rotor é o centro gerador dos problemas de vibração e instabilidades e
o centro por onde convergem todos os esforços dinâmicos e aerodinâmicos das pás, é
oportuno ressaltar que existe um compromisso entre a escolha de alguns parâmetros
geométricos e as suas conseqüências em toda a aeronave.
Os principais parâmetros dimensionais da cabeça do rotor são:
Excentricidade de batimento - eb
Uma pequena excentricidade de batimento caracteriza uma aeronave com
respostas de comando mais lentas, ou seja, com pouca maniabilidade. Aumentando a
excentricidade aparecerá excitações vibratórias mais severas, podendo ter às vezes
problemas de instabilidades em vôo.
As figuras (a) e (b) ilustram bem a influência eb
na capacidade de resposta de um helicóptero.
(a) Cabeça de Rotor do tipo Gangorra
(b)Rotor com Excentricidade
Com o auxílio
da figura (a), que apresenta um peso simulando uma fuselagem presa a um fio por
apenas um ponto, pode-se ver facilmente que ao inclinar o disco do rotor de um
helicóptero sem excentricidade de batimento, como o Cabeça de Rotor do tipo gangorra
("teetering rotor hub"), a fuselagem não acompanha a inclinação do disco, ou
seja, este tipo de cabeça transmite pouca potência de comando.
Os helicópteros equipados com este tipo de cabeça são caracterizado
pela relativa lentidão nas respostas ao um comando efetuado pelo piloto. Entretanto são
helicópteros mais fáceis para se aprender a pilotar.
A partir da figura (b), que apresenta um peso simulando uma
fuselagem presa a um fio por dois pontos distintos, pode-se constatar que ao inclinar o
disco do rotor de um helicóptero que tenha excentricidade de batimento, a fuselagem
acompanha imediatamente a inclinação do disco, devido ao momento criado pela elevada
força centrífuga Fc das pás.
Os helicópteros que têm rotores com excentricidade elevada são mais
"ariscos" para pilotar, pois a potência de controle é elevada, e causam um
aumento da carga de trabalho do piloto.
Considerando que os vôos a alta velocidade exigem grande potência de
comando e que as missões militares de navegação a baixa altura necessitam rapidez e
pronta resposta nas mudanças repentinas de direção de deslocamento, deduz-se que as
aeronaves que possuem rotores com excentricidade de batimento estão melhor adaptadas a
estas condições de vôo.
Quanto maior for a eb maior será a intensidade da
resposta da fuselagem a uma inclinação do disco do rotor, mas em contrapartida também
será maior o nível vibratório.
Parâmetros de avanço e recuo
A excentricidade de avanço e recuo ea, o
coeficiente de amortecimento C e a mola de constante de elasticidade K são
escolhidos cuidadosamente na fase de projeto, pois são parâmetros que interferem
diretamente na freqüência do 1o modo de oscilação da pá no plano de
rotação (figura 1-14).
No caso de um rotor rígido, cuja constante K é elevada, a
freqüência do 1o modo será elevada, o que reduz a necessidade de se ter
grandes amortecedores de avanço e recuo, mas em conseqüência o nível de tensões do
material da cabeça do rotor será aumentado.
No caso de um rotor articulado, cuja constante K é baixa, a
freqüência do 1o modo será baixa, criando a necessidade de se ter grandes
amortecedores de avanço e recuo, com elevado coeficiente C, para evitar qualquer
acoplamento do tipo ressonância no solo ou no ar.
b. Posição relativa das articulações
A articulação de batimento está normalmente mais próxima do
mastro do que a articulação de avanço e recuo. Uma articulação de batimento depois de
uma articulação de avanço e recuo pode gerar instabilidades dinâmicas.
c. Tamanho e forma da
cabeça do rotor
O tamanho e forma da cabeça do
rotor têm influência direta no balanço energético do helicóptero. Para
um pequeno helicóptero de 4 a 5 lugares como o Esquilo, o arrasto
aerodinâmico da cabeça do rotor pode representar até 40% do arrasto total
da aeronave.
Portanto, o emprego intenso de
novas tecnologias em amortecedores visco-elásticos, em peças flexíveis em
material composto e em rótulas elastoméricas têm contribuído enormemente
para otimizar os projetos de cabeças dos rotores modernos.
