Procedimiento práctico para la determinación de características estructurales de palas de helicópteros fabricadas de materiales compuestos

Abstract

El objetivo fue desarrollar una metodología simple, realizable en una fábrica, que pueda ser llevada a cabo por un técnico de manera de obtener características particulares de la estructura de la pala como son su rigidez flexional (en reposo), la rigidez torsional y la frecuencia natural (sin carga centrífuga). Primordialmente se buscó que la técnica no demande demasiado tiempo al operario y que arroje las características estructurales básicas de las palas de rotor principal de un helicóptero. Los datos relevados de los ensayos permiten armar una base de datos para el control de calidad de las partes (aceptación o rechazo) y, por otro lado, comparar esos resultados con aquellos obtenidos de ensayos del mismo componente luego de ciertas horas de operación en servicio. La metodología empleada consiste en colocar una pala de rotor principal, de a una por vez, en un soporte que simula su fijación en el cubo del rotor. En el soporte se coloca un dispositivo que bloquea la bieleta de paso cíclico y colectivo para evitar el giro de la pala ante la carga torsional. Se determinan las tres características estructurales mencionadas. Para la rigidez flexional se mide la deflexión de la pala bajo la aplicación de una masa conocida en un lugar predeterminado. Para la determinación de la rigidez torsional se aplica una cupla conocida y se mide el ángulo de distorsión bajo ese estado. Finalmente se determina la frecuencia natural midiendo el tiempo en que la pala realiza 20 ciclos u oscilaciones. En todos los casos, los ensayos se realizan sin la aplicación de las cargas externas que se generan en vuelo (carga centrífuga, sustentación, resistencia, etc). Los resultados obtenidos se resumen en una planilla y se los grafica en función de cada muestra analizada. Cicaré S.A. tiene establecido los rangos de rigideces aceptables los cuales se comparan con los valores medidos en las muestras. El método se aplica a todas las palas antes de ser colocadas en un helicóptero y luego de cierta cantidad de horas de operación. Si existiese alguna anomalía en la estructura de las palas se vería reflejada por CAIA4 una diferencia en los valores de rigideces. Como caso particular se aplicó la metodología a un conjunto de palas pertenecientes a la flota de helicópteros de la empresa que operan fuera de nuestro país, con 1000 h de servicio acumuladas en condiciones extremas de operación. Del ensayo realizado surgió que la diferencia máxima encontrada en una de las rigideces no supera el 10%. Esta variación en el valor no es significativa a la hora de compararlo con los límites preestablecidos. Este análisis sienta base para un futuro proceso de certificación de estas máquinas. En conclusión, se ha desarrollado un método práctico, rápido y sencillo que permite a Cicaré S.A. controlar las palas, una vez que son entregadas por el fabricante de ellas, para determinar si son aptas de ser empleadas en sus helicópteros y, eventualmente, para determinar el estado de las mismas luego de cierto tiempo en servicio o ante una condición de operación fuera de los parámetro normales como puede ser la condición de overspeed del rotor principal.