EJERCICIO 5

PROBLEMA 11.1
Un helicóptero bimotor tiene las siguientes características:
• Masa=27500kg
• Diámetro del rotor=11,6m
• FM=0,75
• Pérdidas de transmisión ηt=5%
Estimar la potencia requerida para volar a punto fijo a nivel del mar (ρ0=1,225kg/m3)
Boeing CH-47 Chinook
PROBLEMA 11.2
Dado un rotor de masa m=2730kg, diámetro D=6,1m y FM=0,75, se pide (en
condiciones a nivel del mar) calcular:
-Potencia necesaria para vuelo a punto fijo
-Potencia necesaria para vuelo axial ascensional a Vc=3m/s
PROBLEMA 11.3
Dado un rotor con un una potencia instalada de Pi=900KW, diámetro D=6,1m y
FM=0,75, se pide calcular (en condiciones a nivel del mar):
-Tracción que proporciona el rotor para vuelo ascensional a Vc=3m/s
PROBLEMA 11.4
Un determinado modelo de helicóptero tiene una masa de 1400 kg, con un diámetro de
rotor principal de 8.3 m, y un régimen nominal de giro de 480 rpm.
Sabiendo que la potencia parásita es de un 20% de la inducida, que el rotor de cola
consume un 8% de la potencia aplicada al rotor principal, y que la potencia asociada a
pérdidas mecánicas en la transmisión y accesorios arrastrados por el motor (bomba
hidráulica, generador eléctrico, etc.) representa el 16% del total del motor, se pide:
1. Calcular la potencia que debe desarrollar el motor para mantener el helicóptero en
vuelo estacionario a nivel del mar condiciones ISA.
2. Calcular la fuerza que debe realizar el rotor de cola en las condiciones del apartado
anterior, sabiendo que la distancia entre el eje del rotor principal y el de cola es de
4.70m.
3. Bajo la hipótesis de que se mantiene la proporción entre la potencia inducida y la
potencia del motor obtenida en el apartado 1, y que para el peso indicado, el techo en
vuelo estacionario es de 2850 m en condiciones ISA+20, determinar la potencia que
debe desarrollar el motor en estas condiciones.
4. Calcular la potencia ideal (potencia inducida más potencia para ascender) a nivel del
mar condiciones ISA cuando el helicóptero asciende verticalmente con una velocidad de
ascenso de 8m=s.
PROBLEMA 11.5
Un determinado modelo de helicóptero tiene una masa de 1400 kg, con un diámetro de
rotor principal de 8.3 m, y una potencia máxima en despegue PSL nivel del mar ISA de
317 kW, potencia que decrece con la densidad de acuerdo con la expresión:
Sabiendo que la potencia parásita de las palas del rotor principal vale un 20% de la
inducida, que el rotor de cola consume un 8% de la potencia aplicada al rotor principal,
y que la potencia asociada a pérdidas mecánicas en la transmisión y accesorios
arrastrados por el motor (bomba hidráulica, generadores eléctricos, etc.) representa el
16% del total del motor, se pide:
1. Calcular la potencia necesaria para que el helicóptero pueda mantenerse
en vuelo estacionario a nivel del mar condiciones ISA+20.
2. Calcular el techo en vuelo estacionario condiciones ISA+20.
PROBLEMA 11.6
El rotor de un helicóptero tiene un radio de 3m y gira a una velocidad angular de
630rpm:
a) Determinar el porcentaje de la envergadura de la pala que se encuentra en flujo
inverso cuando pasa por la posición ψ=270º cuando el helicóptero se mueve con
una velocidad de avance de 100km/h.
b) Calcular la velocidad de avance de dicho helicóptero para que el flujo inverso en
la posición ψ=270º ocupe el 30% de la envergadura de la pala.
(Fuente: “Introducción a la ingeniería aeroespacial” S.Franchini y O.López García)
NH90 Eurocopter
PROBLEMA 11.7
Un modelo de helicóptero de masa total m=2.500kg, diámetro del rotor principal
D=10m y velocidad angular nominal del rotor igual a 500rpm, tiene una potencia
máxima a nivel del mar de 600KW. Esta potencia varía con la densidad de la siguiente
forma:
P
PmáxSL
ρ
= 
 ρ0 
0 ,8
donde ρ 0 = 1,225kg / m 3
Se pide:
a) Calcular, utilizando la Teoría de la Cantidad de Movimiento (TCM), cuál es la
velocidad inducida a través del rotor en vuelo axial ascendente (con velocidad
Vasc=5m/s a nivel del mar) y velocidad total del flujo en el plano del rotor.
b) Si el helicóptero se mueve con velocidad de avance de 100km/h, determinar cuál
es el porcentaje de la envergadura de la pala que se encuentra en flujo inverso
cuando pasa por la posición azimutal ψ=270º
Nota: el ángulo azimutal ψ se mide a partir de la posición más retrasada de la pala en su paso por el
eje longitudinal de la aeronave.
c) La potencia que consume un rotor real presenta discrepancias con el valor
obtenido por la TCM. Esto es debido a que la TCM no contabiliza importantes
fuentes de pérdidas de potencia como son las debidas a la resistencia
aerodinámica de los perfiles (20% de la potencia real), las pérdidas en punta de
pala (3% de la potencia real), velocidad inducida no uniforme (5% de la potencia
real), rotación de la estela (2% de la potencia real). Indicar cuál es la figura de
mérito del helicóptero.
d) Calcular cuál es el techo del helicóptero en vuelo a punto fijo (condiciones ISA)
con y sin efecto suelo.
Nota: calcular el efecto suelo para una altura h=5m.
Prequired ( IGE )
Prequired ( OGE )
=
T = cte
1
D
0,99 + 0,038 ⋅  
h
2
Ecuaciones atmósfera estándar internacional:
θ=
σ=
δ=
T
0,0065h
(T en K y h en m)
= 1−
288,15
288,15
ρ
1,225
= θ 4, 256
P
= θ 5.256
1013,25
(ρ en kg/m3)
(P en hPa)