Introducción a los helicópteros eléctricos

Voy a iniciar una serie de post dedicados a los helicópteros RC eléctricos.

Al igual que con los aviones de aeromodelismo, con la avances de la técnica y con China fabricando cada vez mas barato, los helicópteros RC se han puesto a precios muy razonables. (o al menos, como con los aviones, ya no nos entra depresión si los estrellamos).

El grueso de esta serie va a ser el montaje de un helicóptero de tamaño mediano, (70 cm de diámetro de rotor), que voy a ir mostrando paso a paso. Los motivos de esta elección son varios, y el principal, el precio, ya que el kit del chasis mostrado en la foto,  vale solo 8 euros.

Si te gustan los aviones eléctricos aprende con la construcción del Ikkaro001 y del Ikkaro 002

Existe además infinita información acerca de esta familia, la de los helicópteros «450». Disponemos hasta de su equivalente en el simulador gratuito FMS, como muestran las siguientes fotos.

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El nivel de detalle del modelo para el simulador es alto, como se ve en esta foto de la pantalla (no es captura).

Introducción a los helicópteros RC eléctricos

Los helicópteros de aeromodelismo se tienen que enfocar desde otro punto de vista del que teníamos con los aviones RC. Si con los aviones tenemos mucho margen de error, y podemos hacer volar casi todo lo que el motor pueda arrastrar, con los helicópteros no hay posibilidad de tener un buen vuelo si no hemos preparado y ajustado todo con esmero. Además, un golpe en un avión puede ser reparable generalmente, pero un golpe a un helicóptero suele implicar la sustitución de muchísimas piezas.

Los helicópteros RC combinan aeromodelismo y mecánica.

No soy experto en el tema, pero de siempre me han fascinado. Por tanto, voy a compartir mis progresos y experiencias en ikkaro.

Partes de un helicóptero

Las partes fundamentales son:

  • El chasis o bastidor, que es el cuerpo principal,
  • El rotor principal, o rotor, que es  el conjunto que gira con las aspas o palas.
  • La cola, que es la parte posteror en el sentido normal de la marcha, donde se encuentra el
  • Rotor de cola, que es el que hay situado en la parte posterior.

Posteriormente detallaremos y ampliaremos todos las partes.

Tipos de helicópteros RC eléctricos

El mercado se ha diversificado mucho, tenemos una gama inmensa, y entre otras razones está la costumbre de China de copiarlo todo.

No me atrevo a decir donde está la diferencia entre un juguete y helicóptero serio de aeromodelismo. No puedo diferenciar por el tamaño, no puedo basarme en los materiales, ni casi tampoco en el precio, es bastante complejo.

Vamos a comenzar a describir tipos de helicópteros.

En  en escalón mas bajo, tanto por precio como por tamaño están los microhelicópteros de interior.

Estos helicópteros son de muy pequeñas dimensiones, incorporan una solución muy habitual en estos pequeños aparatos, que es la de ROTOR COAXIAL, esto es, dos rotores en el mismo eje, girando en sentido contrario.

Teoría

Vamos a continuar la serie sobre los helicópteros de radiocontrol eléctricos.

No quiero convertir esta serie de post en unas instrucciones para montar el helicóptero tipo 400. Instrucciones para montarlo existen muchas en internet.

Lo que pretendo es que aprovechando la construcción vayamos aprendiendo el porqué del montaje y el funcionamiento de cada pieza.

Por tanto, este post va a ser una introducción  mas bien teórica.!! al ataque!!!!

Primera pregunta.

¿por que vuela un helicóptero?

Sencillo, ¿no?, todos sabemos como funciona una hélice, si yo empujo aire hacia atrás con la hélice de un avión, el avión se desplaza hacia delante.

Si con una hélice empujo aire hacia abajo, el helicópotero se mueve hacia arriba.

Segunda pregunta.

¿Puedo fabricar un helicóptero con una hélice sujeta a un motor, que tenga la suficiente potencia?

Si. y volaría, pero poco tiempo, ya que aquí empezamos a tener problemas. Se levantaría del suelo para volcar y estrellarse .

Apuntad esta frase en vuestra memoria.

VOLAR UN HELICOPTERO SIN UN SISTEMA DE ESTABILIZACIÓN, ES COMO INTENTAR MANTENER UN CUBITO DE HIELO SOBRE UNA PELOTA DE PLÁSTICO.

Es decir, imposible de mantener mas allá de décimas de segundo, en cuanto se vuelque lo más mínimo, lo damos por perdido.

¿Que es lo que sucede, no es un helicóptero similar a una masa colgada de una cuerda, a una pera cogida del rabo? ¿no debería ser estable, por intuición?

No es así, no. El helicóptero en vuelo, y sobre todo, cerca del suelo, realmente está apoyado sobre una masa de aire comprimida por las propias hélices. Es decir, volvemos al ejemplo del cubito y la pelota, si el helicóptero se vuelca un poco, la «bola»  de aire que tiene debajo, hace que rápidamente se estrelle contra el suelo.

Mas preguntas:

¿Como consigue entonces un helicóptero ser estable?

Existen varias soluciones. La mas habitual, colocar la llamada «barra estabilizadora» (en inglés se le llama «flybar»).

Volved a ver el vídeo que he puesto al principio. Observad lo que señalo al inicio, una varilla de metal con dos pesos en los extremos. Esa es la barra estabilizadora.´

Podéis comprobar como la barra intenta girar siempre en un plano horizontal, cuando inclino el helicóptero. (esto está basado en el mismo efecto que mantiene a una peonza estable).

En el vídeo siguiente tambien podéis comprobarlo.

También podéis observar en ambos vídeos como existen unas pequeñas varillas que comunican la barra estabilizadora con las aspas. Por tanto, aprovechando que la barra tiende siempre a girar horizontal, se actúa sobre el paso o ángulo de ataque de las hélices, para devolver al helicóptero a su posición estable.

Demasiados conceptos de una vez, si. En el próximo post veremos claramente que significa lo del paso variable de las palas. Y montaremos la barra del 400. saludos.

Montando la barra estabilizadora

Antes de proceder a montar este primer elemento tenemos que ver las herramientas y materiales que podemos necesitar.

La lista básica es la siguiente:

Destornillador de estrella pequeño.

Llave allen o destornillador con punta allen.

Liquido fijatuercas.

Aceite fluido.

 Alicate para rotulas.

 Las dos primeras herramientas son fáciles de encontrar, y supongo que todos sabéis lo que son.

 A continuación os muestro los que yo utilizo, es un conjunto de destorniladores surtidos.

 El líquido fijatuercas.(fijatornillos).

 Un líquido fijatuercas es un pegamento que se le echa a los tornillos antes de ponerlos, que los bloquea cuando se seca y evita que se suelten con las vibraciones o esfuerzos.

 En el mercado existe una gama infinita. Su característica principal es la «fuerza» con la que sujeta el tornillo.

 Existen desde las muy suaves, que permiten soltar el tornillo sin esfuerzo hasta las muy fuertes.

Si nos remitimos al helicóptero «Patanegra» del que se han copiado para fabricar nuestro kit, el TREX400, podemos comprobar que para su montaje recomienda dos líquidos fija tuercas, uno para los tornillos y otro para los rodamientos.

 El Kit que vamos a realizar viene premontado. quiere decir que las piezas mas complejas de ensamblar ya están fijadas en fábrica, entre ellas, todos los rodamientos.

 Por tanto solo nos tenemos que preocupar de buscar un fijatornillos.

 El fijatornillos que viene en el TREX es uno denominado T43. Este es equivalente según la literatura,  al Loctite 242. (Loctite es la marca de referencia, la mejor, por tanto no la vamos a comprar).

Se denomina «fijatuercas de fuerza media anaeróbico».

En la página donde hemos comprado el Kit, podemos encontrar «copias» de ese fijatuercas a 1 dolar el bote. En la siguiente foto os muestro el que yo utlizo desde hace mucho tiempo para todo, que es de resistencia media y que voy a utlilizar para el helicóptero, y uno denominado «Fuerte» comprado en la página del Kit del helicóptero.

 Mirad, por curiosidad, como son exactamente iguales los frascos, el viejo lo compré hace mas de 10 años en una ferretería. Resulta que se gasta muy poco en cada tornillo.

El aceite lubricante.

Podríamos estar hablando varios post acerca de los aceites lubricantes, sin ser yo experto en este tema.

Pero vamos a ir a lo práctico.

 ¿Cual es la posibilidad de que mi helicóptero falle por no haber elegido el aceite correcto?  Pues, práctiamente nula.

 ¿Va a durar menos si no le echo el aceite correcto? pues si, pero nosotros no luchamos contra la fiabilidad ni contra la durabilidad, ahora solo estamos pensando en no estrellarlo en los primeros vuelos.

Es decir coged el aceite lubricante fluido que mas a mano tengáis.

Yo os muestro en la siguiente foto algunos, y os digo cuales son los mas recomendables.

El que se comenta en los foros que va muy bien para ejes es el WD. Pero el 3 en 1 clásico segúro que  va a funcionar igual.

Lo que no daña las partes plásticas es la grasa de vaselina, o la de silicona, que puede ser ideal para la corona principal. Pero tampoco vamos a tener problemas con la grasa de litio o la grasa espesa para rodamientos.

Ya os digo, antes de que vuestro helicóptero tenga problemas debido a no elegir el aceite idóneo, lo habremos estrellado 5 veces.

Los alicates para rótulas.

En nuestro helicóptero se utilizan unas varillas de mando que van acabadas en unas rótulas.

Para realizar los ajustes hay que montarlas y desmontarlas frecuentemente, y para ello necesitamos unos alicates especiales. Yo estoy dudando entre fabricarmelos o comprarlos.

En inglés se denominan «Ball link pliers» o alicates para transmisiones esféricas.

Valen poco 4 o 5 euros. Serán necesarios mas adelante.

Otra herramienta que va a ser útil es el calibre o pié de rey. Podéis intentar trabajar con una regla, pero en algunos pasos va a ser complicado medir con ella.

Montaje de la barra estabilizadora.

Para el montaje de la barra estabilizadora necesitamos soltar los tornillos superiores como indica la foto siguiente.

Extraemos un tornillo lateral ( que solo está ahi para sujetar las piezas entre sí) e introducimos la varilla de la barra estabilizadora.

La pasamos por el interior del rotor y hacemos lo mismo en el otro lateral.

Con la barra ya colocada, procedemos a colocar los contrapesos en cada lado y enroscamos las palas en los extremos, hasta el fondo de la rosca.

Ambas palas deben quedar en el mismo plano.  Esto lo podemos comprobar mirándolas de perfil, como muestra la foto.

Las palas tienen que quedarse perfectamente alineadas con el soporte que atraviesan.

Además debemos medir con el calibre, y dejar la misma longitud de varilla a ambos lados.

Una vez comprobados estos puntos, podemos proceder a untar los tornillos sin cabeza con el líquido fijatuercas y dejar la barra sujeta.

Los contrapesos no los vamos a fijar de momento con el fijatuercas.

En el próximo post hablaremos de la teoría otra vez. Veremos que si ya pintaba negro el estabilizar un helicóptero, la cosa se complica aún más por culpa del efecto giroscópico de las palas girando y las fuerzas de precesión.

La estabilidad y el efecto giroscópico

Vamos a hacer un alto en el, ya de por si, lento camino que llevo recorrido con la construcción del helicóptero. Una parada para la teoría y los principios físicos.

Me gusta crear mi propio contenido para los post,  pero este vídeo es tan clarificador que vamos a reflexionar sobre él.

observad;

¿Que estamos viendo?

¿Una rueda de bicicleta, que cuando está quieta, se queda colgando de una cuerda por el extremo del eje, pero que cuando está girando, se queda misteriosamente en posición vertical???????

Es la mejor demostración que he encontrado de las fuerzas de precesión, que son las que intervienen en el efecto giroscópico.

¿Que explicación tiene esto?

Pues en el vídeo lo que sucede es que las fuerzas de la gravedad que tiran de la rueda hacia abajo para poner la rueda en posición horizontal, provocan un desplazamiento de la rueda alrededor de la cuerda, como si esta fuera el eje.

Esto es lo mismo que sucede en una peonza, pirindola o trompo, según le digáis.

En una peonza, la fuerza de la gravedad intenta volcarla, pero al igual que en la rueda de la bicicleta aparecen fuerzas perpendiculares a esta que corrigen la posición y evitan que, mientras que la peonza esté girando, se vuelque.

Y diréis vosotros ¿y que tiene que ver esto con los helicópteros?!!!!!

Pues eso mismo, resulta que las aspas de un helicóptero girando, se comportan como una rueda de bicicleta o una peonza. Son eso, una masa girando.

¿que significa esto?

pues que para equilibrar un helicóptero, hay que tener controlado el rotor, y que como ya hemos visto, una fuerza que intente inclinar el rotor, va a provocar una reacción en un eje distinto.

Este es el post más seco de imágenes de los que he puesto en Ikkaro. Pero es que no he encontrado nada, así que, aunque dibuje bastante mal, aquí os pongo un croquis, comparando la rueda  con un helicóptero.

La fuerza de la gravedad tira hacia abajo y provoca que la rueda se desplace en sentido contrario de las agujas del reloj con la cuerda como eje.

Boceto del funcionamiento de un giroscopio

En un helicóptero, veremos que para estabilizarlo, aplicaremos una fuerza, por ejemplo en el punto indicado, si lo que queremos es que se estabilice hacia atrás.

dónde se usan los giroscopios en los helicopteros

En el próximo post, seguiremos con la construcción. saludos.

Montando la cola

Vamos a proceder al montaje de la cola del helicóptero clon TRex 450.

Recordad que es un kit barato, probablemente no se hayan esmerado mucho en su fabricación, por tanto, recomiendo repasar todos los tornillos y agregarles un poco de fijatuercas, por si acaso.

También comentaros que podéis seguir las instrucciones en un manual del aparato original, basta con realizar una búsqueda en google de «T-REX_450SA_ARF_Manual.pdf «, sin las comillas.

Dicho todo esto, os muestro lo que he hecho.

se pasa la correa por el interior del tubo y procedemos a sujetar el conjunto del rotor de cola.

Primero se aflojan, un poco los tornillos de la cola, y se introduce el tubo por el lado que tiene un agujero, que tiene que encajar en la muesca que lleva el plástico en su interior.

A continuación, se coloca el estabilizador vertical.  Los tornillos son largos.  En el manual tenéis una indicación de la longitud de los tornillos de cada parte.

También se pueden colocar las palas del rotor de cola. Estos tornillos tienen un tramo liso.

Antes de hacer esto es recomendable sacar los tornillos del buje de las palas del rotor y echarle fijatuercas.

Para introducir el tubo de aluminio de la cola en el cuerpo del helicóptero es necesario aflojar los tornillos de la zona.

Antes de realizar esto, debéis introducir todas estas piezas en el tubo de aluminio. Siempre estaremos a tiempo de anularlas si no nos convienen.

Podemos realizar el ajuste de la tensión de la correa, de acuerdo al manual, introduciendo el tubo mas o menos en el cuerpo, cuidando de que existe una muesca en la que tenemos que insertar el tubo. Al mismo tiempo debemos verificar el sentido de giro de la cola. Visto desde arriba, al girar la cola en su sentido, debe girar el piñon donde se engancha en  sentido contrario a las agujas del reloj. Si esto no es así, simplemente soltad la correa y volvedla a enganchar girada.

A continuación podemos proceder a montar el estabilizador horizontal y los tirantes de arriostramiento de la cola.

Estos están formados por dos varillas de fibra de carbono o de vidrio con resina negra. Negros son.

Los pego a los soportes con epoxi. Fijaos que los dejo secar montados, para que la orientación de los terminales coincida con la orientación de los tornillos que los van a sujetar.

Aquí podéis ver los tirantes con sus tornillos al estabilizador horizontal.

Ya tenemos la cola montada. En dos o tres post mas, tendremos el helicóptero completo. Luego vendrán los ajustes….

Os iré poniendo algún video de los vuelos, para que os motiveis. Saludos.

Montando servos y motor

Pongo un vídeo con las primeras pruebas de vuelo.

Como dice el fabricante, Esto no es un juguete. Las palas pueden hacer lesiones muy graves. Solo hacer las pruebas si se es adulto o acompañado de uno.  Para volar un helicóptero de este tamaño se debe estar siempre detras de un vallado.

La intención es construir el aparato con las piezas mas baratas posibles, por tanto he colocado como servos para inclinar el plato del colectivo, el servo barato de 1.5 euros.

en las fotos siguientes podéis comprobar como se colocan.

Quizás sea necesario desmontar los tornillos del chasis para poderlos meter.

Estos son los dos servos frontales

Y este es el sevo posterior.

Estas son las piezas que se colocan para sujetar los servos.

A continuación vamos a montar el motor y el engranaje.

Se pasa el eje.

Se atornilla el engranje con su tuerca posterior,  siempre con fijatuercas.

Se introduce el motor en su lugar y se sujeta con los tornillos allen.

colocar fijatuercas y las arandelas autoblocantes.

El motor se debe de quedar ligeramente separado de los engranajes( décimas de milímetro). No debe estar presionando perpendicularmente, solo estar muy próximo.

En el próximo post hablaremos del giróscopo.

[resaltado]Este artículo fuer originalmente escrito por Belmon para Ikkaro[/resaltado]

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