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Electrical Tail Drive - Modelling, Simulation and Rig Prototype Development

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Control eléctrico de los rotores de cola de helicópteros

Actualmente, la mayoría de los rotores de cola de los helicópteros son mecánicos, movidos por la turbina principal a través de una transmisión por eje y engranajes. Un rotor de cola eléctrico (ETR) innovador ofrece considerables ventajas medioambientales así como más control y seguridad.

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Los rotores de cola mecánicos funcionan con una transmisión de potencia parecida a la que emplea un automóvil con tracción trasera. Este acoplamiento físico impone una relación fija entre la velocidad del rotor principal y la del rotor de cola. Ello restringe la capacidad de este último de equilibrar las fuerzas del rotor principal a efectos de conseguir una mayor maniobrabilidad. Un ETR aportaría esa independencia y al mismo tiempo ayudaría a reducir notablemente el peso y la complejidad del aparato, lo cual redundaría en un aumento de su seguridad y una menor necesidad de mantenimiento. El proyecto ELETAD (Electrical tail drive - Modelling, simulation and rig prototype development), financiado con fondos europeos, presentó un prototipo de ETR montado con motores de imanes permanentes de muy alta eficiencia especialmente adecuado para el funcionamiento en ciclos de trabajo pesado. Aunque difieren en la forma en que generan par de torsión, los dos mecanismos del motor fueron diseñados para retener una gran eficiencia a pares de torsión altos. El motor de flujo axial comprende dos conjuntos de estátor bobinados, cada uno situado a un lado de un disco central de imán permanente. El motor de flujo radial consiste en una matriz interna de imanes permanentes rodeada por un estátor que lleva doce bobinas magnéticas. Además, ELETAD desarrolló un software que incluye herramientas de modelado para describir el comportamiento electromagnético y térmico de las máquinas eléctricas tolerantes a fallos. Con la excepción de los rotores de helicópteros, las nuevas herramientas pueden utilizarse para diseñar máquinas eléctricas para sistemas de propulsión de aeronaves o motores de rueda de alto par en vehículos eléctricos. El prototipo de ETR se probó en una instalación de pruebas integrada capaz de caracterizar sistemas de accionamiento eléctrico con capacidades pico de hasta 340 kW y 4 500 rpm. Cabe destacar que esta plataforma incluyó una representación funcional exhaustiva de la alimentación eléctrica redundante y tolerante a los fallos junto con el sistema de control requerido para aplicaciones críticas de seguridad en aeronaves. Su posterior desarrollo y comercialización aportarán ventajas medioambientales muy importantes, como un mayor ahorro de combustible, menos emisiones y ruido y un consumo mínimo de materiales peligrosos para el medio ambiente como es el caso de los lubricantes. De este modo, los helicópteros se aproximan a la mayoría de edad.

Palabras clave

Helicóptero, rotor de cola eléctrico, ELETAD, imán permanente, avión

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