Un ala de rotor es un rotor o ala de elevación que gira para proporcionar sustentación aerodinámica. En general, un rotor puede girar alrededor de un eje que está alineado sustancialmente vertical o de lado a lado (en sentido amplio). Se han estudiado las tres clases para su uso como rotores de elevación y se han volado varias variaciones en aviones de tamaño completo, aunque sólo el ala giratoria de eje vertical se ha generalizado en helicópteros como el helicóptero .
Algunos tipos proporcionan sustentación a velocidad cero hacia adelante, lo que permite el despegue y aterrizaje vertical (VTOL), como en el helicóptero . Otros, especialmente los de giro libre sin motor, requieren velocidad de avance de la misma manera que un avión de ala fija , como en el autogiro . Muchos también pueden proporcionar empuje hacia adelante si es necesario.
Se han ideado muchas formas ingeniosas para convertir el giro de un rotor en sustentación aerodinámica . Los distintos tipos de tales alas de rotor se pueden clasificar según el eje del rotor. Los tipos incluyen: [1] [2]
Los helicópteros convencionales tienen rotores de eje vertical. Los tipos principales incluyen el helicóptero con rotores propulsados que proporcionan sustentación y empuje, y el autogiro con rotores sin propulsión que solo proporcionan sustentación. También hay varios tipos híbridos, especialmente el autogiro que tiene un rotor motorizado y propulsión hacia adelante independiente, y el rotor detenido en el que el rotor deja de girar para actuar como un ala fija en vuelo hacia adelante.
Cuando un cuerpo que gira atraviesa el aire en ángulo recto con su eje de giro, experimenta una fuerza lateral en la tercera dimensión. Este efecto Magnus fue demostrado por primera vez en un cilindro giratorio por Gustav Magnus en 1872. Si el eje del cilindro está alineado en sentido transversal (de lado a lado), el movimiento hacia adelante a través del aire genera sustentación. No es necesario que el cuerpo giratorio sea un cilindro y se han estudiado muchas formas relacionadas. [2] [3]
El rotor Flettner consta de un cilindro Magnus con una placa terminal de disco en cada extremo. El hidroavión estadounidense Plymouth AA-2004 tenía rotores Flettner en lugar de las alas principales y logró vuelos cortos en 1924. [2]
El ventilador de flujo transversal comprende una disposición de palas que corren paralelas a un eje central y alineadas radialmente, con el ventilador parcial o totalmente encerrado en un conducto conformado. Debido a su forma específica, al girar el ventilador se aspira aire por un extremo del conducto, se pasa a través del ventilador y se expulsa por el otro extremo.
El FanWing es un rotor elevador que utiliza este principio. Puede proporcionar empuje hacia adelante expulsando aire hacia atrás y aumentar la sustentación, incluso a velocidades muy bajas, al aspirar también el aire hacia abajo. [4] En 2007 se voló un prototipo de UAV.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Focke-Wulf propuso el Triebflügel , en el que un ala de rotor accionada por tipjet se encuentra alrededor de la cintura del fuselaje. El modo de operación propuesto era aterrizar y despegar como un tail-sitter , utilizando el ala como rotor convencional. Luego, la nave se inclinaría hacia el vuelo horizontal y la sustentación sería proporcionada por la variación cíclica del paso de las alas del rotor, con los estatorreactores de la punta del ala ahora en ángulo para proporcionar empuje hacia adelante. [5]
Unos años más tarde, el prototipo de caza estadounidense Vought XF5U de alas circulares fue diseñado con grandes hélices de sustentación radial. Estos estaban inclinados hacia arriba cuando la nave estaba en el suelo, creando una variación cíclica en el ángulo de ataque o cabeceo de las palas cuando la nave se movía hacia adelante. Esta variación cíclica indujo un componente de elevación radial en las palas, cuando estaban en el segmento horizontal de rotación, que estaba destinado a aumentar la sustentación del ala. [1] Se completó un prototipo de avión, pero el proyecto se cerró antes de que el prototipo hubiera volado.