Lección 15 de 16

El autogiro: cómo vuela un rotor en autorrotación

El rotor libre del autogiro, sus zonas aerodinámicas, el control con el disco, el factor mu y la pérdida de la pala que retrocede, el dominio altura-velocidad, el sobreempuje y la oscilación inducida por el piloto.
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GU09 Bloque 2 · Límites operacionales de los rotores y regímenes de funcionamiento, 7.10–7.14 (ampliación)
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El autogiro (habilitación AG, categoría C del RD 765/2022: hasta dos plazas y 600 kg) parece un helicóptero con una hélice, pero vuela de otra manera. Su rotor no lo mueve el motor: gira libre, empujado por el aire que lo atraviesa. La hélice solo da el empuje hacia delante, como en un multieje. Por eso no necesita rotor de cola, no puede mantenerse en estacionario y, si el motor falla, el rotor sigue girando y sustentando.

Rotor libre y autorrotación

En vuelo normal el aire entra por debajo del disco y sale por arriba. Ese flujo ascendente se combina con el giro de las palas: cerca del buje la pala gira despacio y el ángulo de ataque es alto; hacia la punta gira muy deprisa y el ángulo de ataque es bajo. Como la sustentación es perpendicular al viento relativo, la fuerza cambia de dirección a lo largo de la pala y el disco se reparte en tres zonas.
  • Zona motriz (autorrotativa): su fuerza aerodinámica tiene una componente hacia delante, en el sentido de giro, y mantiene el rotor girando.
  • Zona propulsada: más hacia fuera, su componente vertical es la mayor y es la que sustenta la aeronave.
  • Zona de pérdida: junto al buje, con tan poca velocidad de giro que el ángulo de ataque supera el crítico; frena el rotor y la vence la zona motriz.
Ilustración en preparación
Disco del rotor visto desde arriba con tres coronas rotuladas (zona de pérdida junto al buje, zona motriz en el medio y zona propulsada fuera) y, al lado, una sección de pala con el viento relativo resultante del flujo ascendente y del giro.
El rotor se estabiliza en unas revoluciones de equilibrio. Con la velocidad de avance, la pala que avanza recibe más aire que la que retrocede; para igualar la sustentación las palas basculan: la que avanza sube y reduce su ángulo de ataque, la que retrocede baja y lo aumenta. Las zonas del disco se desplazan hacia el lado que retrocede cuanto más rápido vuelas.

Fuerzas y mandos

El rotor produce sustentación y también resistencia, y la hélice debe vencer la del rotor y la del fuselaje; por eso, en vuelo con motor, la fuerza total del rotor apunta algo hacia atrás, al contrario que en un helicóptero. El cabeceo y el alabeo se controlan inclinando el disco con la palanca (cíclico). El acelerador gobierna el empuje y los pedales mueven el timón, que suele estar en la corriente de la hélice y pierde eficacia con el motor al ralentí.

Régimen del rotor, factor mu y límites

Las revoluciones del rotor se leen en su propio tacómetro. Antes de despegar se lanza el rotor (prerrotación) a las revoluciones del manual, a mano o con un prerrotador. Con el rotor lento, un exceso de velocidad al rodar o una ráfaga puede hacer que las palas «batan» (blade flap) y golpeen el suelo o la hélice.
El factor mu o relación de avance compara la velocidad de avance con la de la punta de la pala.
Fórmula
μ ≈ V / (Ω · R)
V: velocidad de avance; Ω · R: velocidad de la punta. Ejemplo ilustrativo: rotor de 7,6 m de diámetro a 300 rpm, punta a unos 120 m/s (unos 430 km/h); a 100 km/h (unos 28 m/s), μ ≈ 0,23.
Cuanto mayor es mu, por más velocidad o por menos revoluciones, mayor es la zona de flujo inverso de la pala que retrocede: el aire llega por el borde de salida hasta una distancia del eje igual a μ · R (en el ejemplo, unos 0,9 m). Esa pala necesita más ángulo de ataque para compensar, hasta que entra en pérdida. En el autogiro la pérdida empieza dentro, entre el 20 % y el 40 % del radio, y se nota como una vibración más que como un cabeceo o alabeo violento. Respeta la VNE, no dejes que el rotor se frene en vuelo rápido y evita la turbulencia fuerte a gran velocidad.

Dominio altura-velocidad y fallo de motor

El manual incluye un diagrama altura-velocidad. Marca las combinaciones de altura y velocidad desde las que un fallo de motor puede no dejar tiempo ni energía en el rotor para el rellano y un aterrizaje seguro: típicamente, muy bajo y muy lento. Evita permanecer en esa zona más de lo imprescindible; en los monomotores, como los ULM, es más restrictiva que en los polimotores. Con un fallo de motor a altura, ajusta el cabeceo a la velocidad de mejor planeo, sin intentar estirar el planeo levantando el morro, elige campo y haz el rellano con el cíclico para frenar el descenso y la velocidad.

Estabilidad, sobreempuje y oscilaciones

La estabilidad depende de la cola horizontal, de la altura de la línea de empuje, de la resistencia del fuselaje y, sobre todo, de dónde está el centro de gravedad respecto a la línea de fuerza del rotor: por delante, una ráfaga que aumenta el ángulo de ataque se corrige sola; por detrás, el rotor empuja más y el morro sube aún más.
El sobreempuje (power pushover o buntover) aparece cuando se descarga el rotor de golpe: un empujón rápido de la palanca tras un ascenso pronunciado, turbulencia fuerte u oscilaciones que se agravan. Sin fuerza del rotor, en algunos autogiros con la línea de empuje por encima del centro de gravedad y poca cola horizontal, la hélice acentúa el giro del morro hacia abajo y puede hacerlo irreversible. Los fabricantes no coinciden en la recuperación (quitar potencia, cargar el rotor o ambas): sigue el manual de tu aparato y mueve los mandos con suavidad.
La oscilación inducida por el piloto (PIO) nace del pequeño retraso entre el mando y la respuesta: si corriges de más, las correcciones se desfasan y crecen. Es más fácil a gran velocidad y con ráfagas. Se evita con entradas pequeñas, esperando a ver el efecto; si aparece, reduce potencia y deja la palanca en la posición de ascenso normal.
MultiejeAutogiroHelicóptero
Quién sustentaAla fijaRotor libreRotor con motor
Quién empujaHéliceHéliceEl propio rotor
Cabeceo y alabeoSuperficiesInclinar el discoInclinar el disco
GuiñadaTimón de direcciónTimón de direcciónRotor de cola
EstacionarioNoNoSí
Sin motorPlaneaEl rotor sigue girandoHay que bajar el colectivo
El autogiro no tiene la pérdida clásica de un ala fija. Por debajo de la velocidad mínima de vuelo nivelado, aunque des plena potencia, no mantienes la altura, y el descenso crece si además tiras de la palanca. Se recupera bajando el morro, y por eso se practica con altura de sobra.

Ideas clave

  • El rotor del autogiro gira libre (autorrotación) por el aire que lo atraviesa de abajo arriba; la hélice solo da empuje.
  • El disco tiene tres zonas: motriz (mantiene el giro), propulsada (sustenta) y de pérdida junto al buje.
  • Se controla inclinando el disco con el cíclico; no hay rotor de cola y el timón pierde eficacia con el motor al ralentí.
  • Más velocidad o menos revoluciones del rotor aumentan el factor mu y la zona de flujo inverso; la pala que retrocede acaba entrando en pérdida.
  • Sobreempuje y oscilación inducida: evita descargar el rotor y sobrecorregir; recupera según el manual.
  • En el diagrama altura-velocidad hay una zona que se debe evitar porque un fallo de motor no permitiría aterrizar con seguridad.

Para el examen

  • El rotor del autogiro lo mueve el flujo de aire que lo atraviesa, no el motor; en el helicóptero es al revés.
  • Sobreempuje: descarga del rotor con empuje por encima del centro de gravedad; se evita con mandos suaves y se recupera según el manual.
  • Un autogiro no puede mantenerse en estacionario.
  • El diagrama altura-velocidad señala las combinaciones en las que un fallo de motor no permite un aterrizaje seguro.

Glosario

Autorrotación
Condición en la que el rotor gira solo por fuerzas aerodinámicas, sin potencia del motor.
Cíclico
Mando que inclina el disco del rotor y controla el cabeceo y el alabeo.
Prerrotación
Lanzamiento del rotor a las revoluciones de despegue antes de iniciar la carrera.
Factor mu (relación de avance)
Cociente entre la velocidad de avance y la velocidad de la punta de la pala.
Sobreempuje (power pushover)
Giro brusco del morro hacia abajo tras descargarse el rotor.
Oscilación inducida por el piloto (PIO)
Oscilación creciente de cabeceo causada por correcciones desfasadas de los mandos.

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