El futuro de las aeronaves de ala rotatoria

Los helicópteros son aeronaves muy versátiles, capaces de realizar determinadas misiones que los aviones no pueden desempeñar, gracias sus alas rotatorias que les permiten el despegue y el aterrizaje verticales, así como permanecer quietos en el aire. Junto con los helicópteros, existen varios conceptos de aeronaves de ala rotatoria, como los autogiros y los girodinos. Estos últimos se presentan como una interesante alternativa a los helicopteros en cuanto a versatilidad y costes de operación. Se trata de diseños ya probados y actualmente operativos, que pueden trascender del entorno de la aviación deportiva a aplicaciones que abarcan desde la vigilancia aérea a la evacuación de heridos.

Todo el mundo está familiarizado con el helicóptero y entiende cual es la diferencia entre éste y un avión. De forma muy elemental, ésta consiste en la forma en que se obtiene la sustentación, es decir, la fuerza que permite elevar a las aeronaves. Tanto los helicópteros como los aviones lo consiguen merced a los planos sustentadores, es decir, a las superficies que, tras impactar con la corriente de aire, generan una diferencia de presiones que es la que produce esa fuerza de elevación o sustentación. La clave consiste en cómo lograr esa corriente de aire que impacte con los planos sustentadores: en un avión, estos planos, las “alas” son fijos, por lo que necesitan moverse para que el aire impacte y haya una corriente. Pero en el caso de un helicóptero, esa corriente se crea al hacer girar los planos sustentadores, las “palas” o “alas rotatorias”.

Ello permite a los helicópteros varias capacidades de vuelo que los aviones no tienen: los helicópteros son capaces de volar muy despacio e incluso permanecer quietos en el aire, lo que se llama “vuelo estacionario”. Además de la muy importante prestación de despegue y aterrizaje vertical. Ello les capacita para desempeñar diversas misiones, tales como de rescate, vigilancia, transporte en zonas urbanas, etc.

No obstante, los helicópteros no son las únicas aeronaves capaces de desempeñar estas misiones. Los autogiros son aparatos de ala rotatoria muy versátiles y que presentan una posible alternativa. El autogiro, que a primera vista puede parecer una mezcla de avión y de helicóptero, no es ni una cosa ni la otra: se trata de un invento, creado por el gran inventor murciano Juan de La Cierva, pensado para poder realizar vuelos seguros, tratando de salvar el problema que tienen los aviones al volar velocidad o a un ángulo muy pronunciado, perdiendo la fuerza de sustentación, o lo que se llama “entrar en pérdida”. Un autogiro puede volar muy despacio sin que se produzca esta entrada en pérdida. Esto es gracias al principio de la autorrotacion. En la autorrotacion, las palas giran libres, y al impactar con el aire se produce la rotacion de éstas y finalmente la sustentacion. En el caso de un helicóptero, el giro de las palas necesario para sustentarse es producido por un motor. Aunque se trata de alas rotatorias en ambos casos, son principios diferentes. En la autorrotacion, vemos que el aire impacta con las palas desde abajo, mientras que en el caso de la rotación por fuerza motriz, las palas con el aire impacta desde arriba (diferencia entre una autorrotación y rotación por fuerza motriz).

Juan de la Cierva y el autogiro C-40.

Gracias a este principio el autogiro, además de volar en avance, puede descender de forma segura en caso de una parada de motor. Lo que también puede realizar un helicóptero en caso de la misma emergencia.

La autorrotacion permite a los autogiros despegar y aterrizar en distancias muy cortas, pero no le permite hacerlo verticalmente ni permanecer quieto en el aire, el “vuelo estacionario”, ambas maniobras que sí pueden realizar los helicópteros (diferencia entre el vuelo normal del helicóptero y autorrotación [1]). Sin duda estas fueron las razones que decantaron el uso de un tipo de ala rotatoria por el otro: con el despegue y aterrizaje vertical no era necesario emplear pistas, por muy cortas que fueran, sino un espacio circular, un “helipuerto” que se podía ubicar en las cubiertas de los barcos, o en las azoteas de los edificios. Por otro lado, para realizar misiones de rescate en la montaña o en el mar un helicóptero puede quedarse fijo en el aire y realizar el rescate en zonas de difícil acceso, como las citadas.

Lejos de acabar en el olvido, el autogiro sigue en uso, solo que en su mayoría en el entorno de la aviación deportiva y de recreo. Sus interesantes posibilidades permiten su utilización en más aplicaciones que actualmente desempeñan los helicópteros, tales como la vigilancia, rescate y traslado de heridos (autogiro sanitario Bellcom C-44 Medevac [2]), o transporte de pasajeros. Las ventajas de su utilización frente a los helicópteros son importantes: los autogiros son aeronaves mecánicamente más sencillas y que además no requieren de un motor tan potente como el de los helicópteros, lo que supone que son aeronaves más baratas u coste de mantenimiento es menor. Es decir, que mientras no sea estrictamente necesario el despegue y aterrizajes verticales o el vuelo estacionario, el autogiro es una solución a considerar, habida cuenta de los elevados costes de operación y de mantenimiento del sector aeronáutico.

Otro concepto de ala rotatoria con grandes posibilidades es el giroplano. Estas aeronaves rotan sus palas por medio de alguna fuerza motriz además de incorporar un medio de propulsión independiente para desplazarse. Pueden tener plantas motrices independientes o bien engranar el mismo motor que propulsa la hélice para también girar las palas. Esta última solución fue la que desarrollaron Juan de la Cierva y Harold Pitcairn. La Cierva lo empleó en el despegue «en salto», empleando para ello el sistema de “prerrotacion” de Pittcairn, consistente en embragar el rotor con el motor, haciéndolo girar hasta alcanzar las vueltas necesarias para el despegue y luego ya en vuelo, desembragar y volar con el rotor libre. Este sistema fue incorporado por la Cierva en el C19MkiV y por Pitcairn en el PA-22.

Sin duda, el proyecto de giroplano más avanzado fue el Fayrey Rotordyne (corte esquemático del Fayrey Rotordyne [3]). El Rotordyne, gracias a unos pequeños reactores situados en la punta de las palas. Éstos hacían girar las palas para despegar y aterrizar en vertical, para después apagarse, girando las palas como un autogiro. Además, este sistema rotación de las palas por reacción permitía al Rortordine volar en estacionario, por lo que ya no suponía ninguna desventaja frente al helicóptero. Incluso aportaba una mayor velocidad de crucero. Por desgracia, el proyecto no prosperó y fue cancelado en 1962, sin llegar a solucionar el problema del ruido producido por las palas. Rescatando este concepto, La DARPA, agencia de investigación de los EEUU, encargó a la empresa Groen el desarrollo del Heliplano, un proyecto de girodino capaz de despegar y aterrizar verticalmente y alcanzar una velocidad de 400 mph (644 Km/h), 1000 millas naúticas de alcance. La primera fase de este proyecto culminó con éxito en 2008 (principio del girodino, en el proyecto Heliplano de la DARPA y Groen [4]).

A pesar de ello, las fases posteriores no prosperaron, durante las cuales Groen se enfrentó con el mismo problema de ruido producido por los reactores de la punta de las palas, el mismo problema en las palas que tuvo Fayrey y finalmente el proyecto no continuó.

Junto con este desarrollo de girodino, se han investigado otros proyectos más avanzados que trataban de optimizar el concepto de alas rotatorias. Uno de ellos era el DiscRotor, un sistema de palas retráctiles que se alojaban en un compartimento circular (proyecto DiscRotor de Boing [5]). Otros, como el X3 de Airbus, logró el récord de velocidad al incorporar un helicóptero sendas hélices.

Mientras estos proyectos logran finalmente prosperar y otros desarrollos continúan, junto con todos los modelos deportivos ya hay 1.000 autogiros volando en los departamentos de policía de todo el mundo (fotografía que ilustra el descenso de un HS-60 Blackhawk en autorrotacion [1]). El autogiro sanitario C-44 ([2]) fue probado a la unidad militar de emergencias de España. Durante los juegos Olímpicos de invierno de 2002, Las autoridades de seguridad del evento emplearon el Hawk 4, un giroplano de 4 plazas fabricado por Groen Brothers. Otras aeronaves alternativas al helicóptero tienen cabida. El futuro de éstas puede continuar, como defendía Juan de la Cierva, adoptando la solución más sencilla, más económica y segura, o bien decantarse por sistemas más complejos, que aporten nuevas prestaciones. Ello dependerá de cuáles sean las necesidades del sector de la aeronáutica.