Helicópteros… de una sola pala
Una portada de la revista Popular Science de 1922 que muestra un helicóptero de una sola pala…
“…y su poder se fortalecerá, aunque no por su propio poder, y hará devastaciones maravillosas y triunfará y actuará y destruirá a los poderosos y al pueblo santo…”
Daniel 8:24
Daniel 8:24
Innovaciones de ayer y de hoy. Dio la casualidad de que en las décadas de 70 y 80, la revista rusa "Modelist-Constructor" escribió mucho sobre modelos de... helicópteros monopala. Incluso compitieron en competiciones de altitud y duración de vuelo. Su diseño era original, pero en aquel entonces no entendía por qué alguien necesitaría tales... "proyectiles" voladores. Tampoco sabía que el diseño de este helicóptero tenía un origen muy antiguo. historiaNo estoy seguro de qué escribió la revista estadounidense "Popular Science" sobre ellos en 1922. Pero hoy leo cómo este principio podría usarse para crear una diminuta máquina voladora que gira en vuelo como una semilla de arce, y no es mucho más grande que una... ¿Y qué podría ser? Es esto: otro microdron, un vehículo no tripulado como un monocóptero o "monowing", ¡básicamente un helicóptero con una sola pala! Aunque resulta que esta idea no es nueva en absoluto...
Digámoslo así: todo el mundo ha visto semillas de arce. Y, por supuesto, todos saben que, en lugar de caer como piedras al suelo, estas semillas planean por el aire, girando sobre su eje como el rotor de un helicóptero. Es cierto que solo tiene una pala. ¿Extraño, verdad? Pero resulta que la Madre Naturaleza se diferencia de los humanos en que es muy frugal, y donde una pala habría bastado, ¡decidió no instalar dos! Y, por supuesto, al ver volar un ala alada, la gente simplemente no pudo evitar preguntarse: ¿cómo no aplicar este principio natural del vuelo a sus propias aeronaves? Aunque ha sucedido más de una vez que lo que es bueno para la naturaleza ha resultado ser mucho menos beneficioso para los humanos.
Lo que sucedió después fue que el 14 de enero de 1910, dos ingenieros franceses, Alphonse Papin y Didier Rouilli, presentaron a la Academia Francesa de Ciencias el diseño de una inusual máquina voladora, que recordaba a una pala de arce blanco tanto en su forma como en su propulsión. En los albores del diseño aeronáutico, nadie sabía qué era mejor o peor para volar, y el interés por todo tipo de diseños originales era excepcionalmente alto. Además, era difícil predecir con antelación si dos palas o una serían mejores para una máquina voladora. Finalmente, el diseño de Papin y Rouilli fue aprobado, y el ejército francés accedió a financiar su implementación.
La naturaleza le encomendó al monocóptero una tarea muy sencilla: primero, frenar la caída de una semilla de arce y, segundo, permitirle volar lo más lejos posible de su árbol madre. Por alguna razón, la naturaleza decidió prescindir de las semillas de cerezas, bellotas o castañas. Crecían donde caían. Pero los humanos exigieron mucho más de una aeronave construida con este principio. Y la simplicidad por sí sola no era suficiente. Resultó que los monocópteros presentaban mayor dificultad para estabilizar su trayectoria de vuelo y mantener estable la cabina del piloto. Sin embargo, si el motor de un helicóptero fallaba, simplemente no podía estrellarse. Simplemente planeaba hasta el suelo en modo autorrotación.
Papin y Rouilli llamaron a su nave Chrysalide ("Crisálida"), insinuando claramente que con el tiempo podría convertirse en algo verdaderamente extraordinario. Es más, estas aeronaves incluso se clasificaron como una clase aparte de girópteros, protegidas por dos patentes europeas y una estadounidense. Sin embargo, la novedad de su diseño fue a primera vista desconcertante: "¿Cómo podía volar esto?". Este extraño "helicóptero" (¿o quizás un "ala de helicóptero"?) tenía una sola pala hueca, de la friolera de 17 metros de largo, y era idéntico al modelo con alas de arce.
La pala se ubicaba a un lado de la cabina del piloto y, al otro, debía estar equilibrada por una unidad de potencia: un motor rotativo de nueve cilindros, un "Rhone", que generaba 80 caballos de fuerza. Generaba 1200 rpm y accionaba un ventilador que impulsaba el aire hacia el interior de la pala hueca. En el extremo de la pala, una tobera expulsaba un chorro de aire a una velocidad aproximada de 100 m/s, impulsando todo el aparato.
El piloto del "Muñeco" se situaba en el centro de gravedad, entre el ala y el ventilador, lo que permitía estabilizar la cabina. La dirección de vuelo de la aeronave dependía del flujo de aire, ya que parte del aire impulsado por el motor se desviaba hacia un conducto de aire giratorio conectado al timón, impulsando simultáneamente la aeronave en la dirección deseada.
El "Chrysalis" se construyó en 1913, pero el estallido de la Primera Guerra Mundial retrasó las pruebas de campo hasta el 31 de marzo de 1915. Se llevaron a cabo en un pequeño lago del departamento de Côte d'Or, y afortunadamente, se realizaron en un lago. Resultó que la potencia del motor era lamentablemente insuficiente: la velocidad del rotor del monocóptero era insuficiente para el despegue.
La prueba terminó trágicamente: la cabina del piloto comenzó a girar y temblar tanto que solo milagrosamente logró saltar de ella al agua, después de lo cual el motor del "Doll" se paró, y el propio "Doll" volcó y se hundió, a pesar de que tenía un flotador hueco especial en su base.
El aparato finalmente se recuperó del lecho del lago, y en 1917 sus creadores presentaron un diseño mejorado. Sin embargo, se les negó la financiación para construirlo y se vieron obligados a buscarlo por su cuenta durante casi veinte años, ¡sin encontrar nada!
Sin embargo, el interés por los helicópteros monopala resurgió ocasionalmente. Por ejemplo, en el número de septiembre de 1922 de la revista estadounidense Popular Science, además de un extenso artículo sobre el propio "Chrysalis" y sus creadores, también se abordó la viabilidad de este tipo de aeronave. "¿Las 'semillas de arce' prometen una revolución en los aviones más pesados que el aire?"Se decidió que sus desventajas superaban a sus ventajas y la revista ya no escribió sobre tales dispositivos.
Parecería inútil volver al diseño de alas aladas ahora mismo. El diseño de este vehículo con un humano dentro es simplemente demasiado engorroso y complejo. ¿Pero qué pasaría si le quitáramos el humano?
En efecto: si un monocóptero de tamaño real controlado por un piloto todavía parece demasiado incómodo y poco fiable para los diseñadores, entonces, para uno en miniatura... dronePara un observador, un diseño así podría resultar casi óptimo. Como resultado, en 2006, casi un siglo después del primer experimento, se volvió a pensar en crear dispositivos fundamentalmente nuevos basados en semillas de arce. ¡Por supuesto, la agencia estadounidense DARPA intervino en esto!
Fue este programa el que otorgó a Lockheed Martin una subvención sustancial para el desarrollo de un monocóptero como parte del programa Nano Aircraft (NAV). Según las especificaciones, el nuevo dron debía pesar no más de 20 gramos y tener una envergadura máxima de no más de 15 centímetros; además, la velocidad mínima del vehículo de nanoreconocimiento debía ser de al menos 36 km/h. El prototipo generado por computadora tenía el tamaño de una aeronave con alas de arce: una pala de cinco centímetros de largo y un diminuto motor a reacción que giraba a aproximadamente 15.000 rpm. Los sensores, las cámaras y un dispositivo de comunicaciones —en resumen, todo su equipo— debían caber de alguna manera a bordo de un dispositivo que pesaba tan solo 10 gramos. El trabajo en este dispositivo continúa hoy en día.
Finalmente, la compañía no logró crear este dispositivo volador, pero aún se encuentra en desarrollo. Sus palas tienen una longitud de 17 centímetros; un modelo aún mayor, con un ala de 40,6 centímetros, se exhibe en ferias. Este modelo se utiliza para probar su sistema de control. Además de su excesiva longitud, este dron también es excesivamente pesado, con 227 gramos, aunque puede levantar, por ejemplo, una cámara de vídeo sin problemas. El motor a reacción tuvo que ser reemplazado por un motor microeléctrico y una hélice montada en la punta de la pala.
Mientras tanto, tres ingenieros independientes de la Universidad de Maryland —Ulrich, Pines y Humbert— lograron construir su propia versión de un dron monocóptero, aunque sin nombre definitivo. Y no solo uno, sino tres drones, el último de los cuales tiene una pala de tan solo 7,5 centímetros. Todos funcionan con el mismo principio: palas aladas y una hélice propulsora. Sin embargo, solo los ingenieros de Maryland lograron satisfacer casi por completo los requisitos del cliente.
En cuanto a los drones de observación construidos con este diseño, su ventaja es que prácticamente no tienen nada que romper. Aparte de un pequeño motor eléctrico y una hélice, no tienen otras piezas móviles. El problema del control estable de los monocópteros aún no se ha resuelto por completo, pero ¿quién sabe qué podría pasar mañana?
Pero eso no es todo. Si ves un video del despegue de un helicóptero monopala, notarás que se realiza desde un puntal montado en tierra. Es decir, la pala primero gira, tras lo cual despega libremente. Pero ¿qué pasaría si se sujetara dicho "puntal" a los hombros de, por ejemplo, un soldado de las fuerzas especiales, para que pudiera girar con total libertad?
También se le pueden acoplar dos micromotores espaciados con hélices a la espalda. La pala giratoria lo elevará en el aire, y la "nave" se puede dirigir aumentando la velocidad de la hélice derecha o izquierda. Y ahí lo tienen, un "Karlson" terminado, que, aunque no vive en el tejado, sin duda es capaz de volar.
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