Si recordamos la entrada reciente acerca de los simuladores de vuelo, uno de los primeros conceptos de diseño se basaba en un avión cautivo, articulado sobre una rótula esférica o una junta universal, para permitirle los giros en los tres ejes (cabeceo, alabeo y guiñada).
El Piloteur o sistema de Lender & Heidelberg incluía, además, un un motor de aire comprimido que movía una hélice que, a su vez, se encargaba de soplar con suficiente fuerza los timones como para tener mando aerodinámico del avión. Así se basaba en los mismos principios que los anteriores, solo que incorporaba su propia fuente de viento.
Fue patentado en 1917 por el teniente Lender y por Paul Heidelberg. Aunque se presentó al Comité Técnico de Aeronáutica de la Dirección de Invenciones de Francia, no se empezó a utilizar hasta después de la guerra, realizándose las primeras experiencias en 1920.
Y nos atrevemos a decir que fue, posiblemente, el primer simulador de vuelo recreacional, puesto que fue instalado en las galerías parisinas Lafayette para disfrute del personal.
La necesidad de aprender a volar sin arriesgar la vida del aprendiz ni la máquina ha sido patente desde el comienzo de los vuelos. Ya hemos visto muchos casos en este blog, en unos casos recurrían a situar manualmente al alumno piloto en una posición anormal y que el alumno tuviera que volver a la horizontal manejando los mandos, como en el caso de Antoinette. En otros casos se recurría a ventiladores para simular la corriente de aire sobre un avión, o incluso a remolcar el simulador con un coche, teniendo así mando aerodinámico.
Los que hoy presentamos se basan todos en el mismo principio de funcionamiento: un avión instalado sobre una junta universal o una rótula esférica que recurre al viento para generar fuerzas aerodinámicas sobre sus superficies de control y, de este modo, tener mando aerodinámico y simular los movimientos del avión en, al menos, los tres ejes de rotación: cabeceo, alabeo y guiñada.
Sanders Teacher, un simulador de vuelo – 1910
Flight, en su número de diciembre de 1910, publicó
La invención, por lo tanto, de un dispositivo que permitirá al novato obtener una idea clara del funcionamiento de un avión y las condiciones existentes en el aire sin ningún riesgo personal o de otro tipo debe ser bienvenida sin duda. Ya se han probado varios y el Sanders Teacher es el último en entrar al campo.
El Teacher se construyó a partir de componentes de aviones reales. De hecho era un avión real montado sobre una junta universal. No podía volar, pero sí reaccionar a las fuerzas aerodinámicas cuando se encaraba al viento. ¿Desventajas? Si no había viento o no tenía la velocidad suficiente, el simulador no funcionaba. Por eso otros aparatos similares recurrieron a ser arrastrados por vehículos o situar frente a ellos grandes ventiladores.
Billing Oscilator – 1910
Similar al anterior, podemos encontrar el sistema desarrollado por Eardley Delorney Billing, el «Billing Oscilator«. Una vez más, un avión sobre una articulación esférica bajo su centro de gravedad, y superficies móviles que movían el avión en sus ejes de rotación (cabeceo, alabeo y guiñada) si el viento era suficientemente fuerte como para generar fuerzas aerodinámicas.
Fue ensayado en el aeródromo de Brooklands y, como el sistema anterior, apareció publicado en Flightdel, el 19 de noviembre de 1910.
Sistema Gabardini
Otro simulador que utilizaba el mismo sistema era el de Gabardini. Creado por Giuseppe Gabardini (1879-1936), propietario de la Società per la Construzione de Velivoli en Novara, para aprender a manejar sus aviones.
Básicamente era uno de sus aviones unido a la articulación esférica. Además, este sistema contaba con cables de seguridad que impedían que el avión cautivo sufriera daños si llegara a tocar el suelo con alguno de sus extremos.
Cabe destacar que Gabardini crearía otros dos sistemas, además de éste ideado para familiarizarse con el uso de las palancas de mando. De los otros dos, uno sería para aprender a carretear el avión y el otro un par de ruedas adicionales para evitar el capotaje del avión durante las fases iniciales en las que el alumno piloto aprendía a aterrizar.
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Fuentes
FLIGHT SIMULATION IN CIVIL AVIATION ADVANTAGES AND DISADVANTAGES. Tomasz BALCERZAK, PhD. Eng.;Katarzyna KOSTUR, Magistry Eng. en Revista europea de derecho de la navegación marítima y aeronáutica
A estas alturas, y con todo lo que hemos hablado de autogiros tanto el año pasado como éste, seguro que ya sois expertos en él. No obstante, una película de 1931 hablando acerca de cómo funciona la máquina de Juan de la Cierva es una joya que no podemos dejar de compartir.
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Cuando uno piensa en aviones ligeros aparecen en mente Cessnas y Pipers. Cuando uno piensa en el modelo de avión que popularizó la aviación ligera, es casi imposible no pensar en la Piper J3 Cub.
La Cub nació como aeronave ligera con un motor Continental A-40 de 40HP. Con este motor estaba falta de potencia. Con el paso del tiempo se popularizaría con el A-65, y serviría como avión recreativo, avión de enlace en el ejército, observación artilera e incluso avión embarcado. Sirvió como avión demostrador de las hélices monopala, e incluso ha montado el tren de aterrizaje Whittaker para ser más todo-terreno de lo que ya es.
Por eso no debería sorprendernos su variante con motor radial, ¿no?
En un momento en el que se buscaba ampliar la cartera de clientes interesados en la Cub, Piper la ofreció con una motorización única, acabado básico y más económico; con pocos lujos, por ejemplo no tenía ni frenos; rueda de cola o asientos cómodos (la Cub Trainer). Y un modelo avanzado y más configurable, con asientos incluso de cuero y una gama variada de motores como los Continental 40, 50 y 65, o los Franklin50 y 65. Y el más peculiar y desconocido de todos, el Lenape LM-3 «Papoose», un motor tricilíndrico en estrella que recuerda a aquellos primeros desarrollos de motores Anzani para aviación. Esta Cub recibió el nombre de J-3-P.
En aquella época, la Cub servía básicamente para entrenar pilotos a bajo coste, y sin alejarse mucho del aeródromo porque, indefectiblemente, el motor se paraba, sí o sí. Tiempo después se descubrió que tenía que ver con la formación de hielo en el carburador, y se tomaron las soluciones necesarias -básicamente calefactarlo-. Esa era posiblemente la mayor ventaja del Papoose, al desviar parte de los gases de escape sobre el carburador, éste estaba calefactado y no se formaba hielo.
Tan solo se vendieron unas 50 J-3-P, y no deben quedar más de 4 en vuelo.
En la prueba en vuelo se describe como una J-3 de 50 hp «normal». Vamos, que se comporta como cualquier otra Cub con 50 caballos, sea con el A50 de Continental o con el Fraknlin 50. ¡Pero con muchas más vibraciones! Y mucho más difícil de arrancar. La otra característica que destacan del avión es lo extraño de tener un cilindro en el centro del capó, en medio del campo visual. Aunque parece que también tiene sus ventajas: se sabe que se han alcanzado las revoluciones por minuto de crucero, 2100rpm, cuando este cilindro deja de sacudirse.
Esta motorización, sin ser la más popular, protagonizó un vuelo publicitario en 1928 para conmemorar el vigésimo aniversario de la inauguración del servicio de correo aéreo por parte del Ejército de los EE. UU.. El departamento de publicidad de Piper Aircraft tuvo la idea de hacer que un par de sus pilotos volaran la Cub NC20280, con motor por Lenape, sin escalas entre Newark NJ y Miami FL. El reabastecimiento de combustible se logró dejando caer un cabo desde el avión, al que personas que circulaban automóviles ataban garrafas de combustible para repostar en vuelo.
Cub con motor «Papoose» y tren de aterrizaje Whittaker
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«La más famosa foto del primer autogiro que voló. El C-4 en sus históricas líneas rectas del 17 de enero de 1923. Piloto: Alejandro Gómez Spencer. Fuente
Diferencias entre Autogiro y Helicóptero
Lo primero, tal vez, sea exhibir la diferencia entre autogiro y helicóptero, y el resto de aeronaves de ala rotatoria, puesto que es la primera pregunta que suelen hacernos.
Alas rotatorias (Nota: esta clasificación de aeronaves de alas rotatorias ha sido extraída de Helicópteros, de los profesores Barcala y Sevillano, de la Escuela de Ingenieros Técnicos Aeronáuticos de la Universidad Politécnica de Madrid)
Autogiro
La sustentación la proporciona el rotor
Las palas del rotor no giran por acción de una fuente de potencia, si no por fuerzas aerodinámicas
El desplazamiento horizontal no se consigue por el rotor, si no por otra fuente de potencia (motor)
El despegue y el aterrizaje no son verticales
Girodino
La sustentación la proporciona el rotor
Las palas sí giran por efecto de una fuente de potencia
El desplazamiento horizontal no lo proporciona el rotor, si no otra fuente de potencia
El despegue y el aterrizaje sí pueden ser verticales.
Helicóptero
La sustentación la proporciona el rotor
Las palas del rotor sí giran por efecto de una fuente de potencia
El desplazamiento horizontal sí se consigue por medio del rotor
El despegue y el aterrizaje sí son verticales
Primer vuelo del Autogiro «C-4»
El texto siguiente está extraído del libro El Autogiro. Ayer, hoy, mañana… Prólogo de Juan de la Cierva, de Tomás de Martín Barbadillo. Lo reproducimos literalmente, tal y como aparece en el libro.
Este tipo significa un paso decisivo hacia el éxito del invento, puesto que, al poner en práctica Juan de la Cierva la articulación de las aspas al eje, hizo posible el vuelo ordinario del autogiro. Por cierto que vamos a dar un dato que creemos inédito: en un cuaderno íntimo de Juan de la Cierva, donde apuntaba sus cálculos e ideas, aparece lo siguiente «El 2 de enero de 1922 se me ocurrió la solución de articular las aspas de la hélice autogira al eje central»
Accionado por motor «Le Rhône» de 80 HP, tenía mandos de dirección y de altura de avión, lográndose el control de la estabilidad lateral por alerones situados a ambos lados del fuselaje, como puede apreciarse en el forograbado correspondiente. Aparato de un asiento con rotor de cuatro aspas, articuladas cada una al eje central, permitiendo así oscilaciones de cierta amplitud en el sentido vertical (la segunda articulación, según un plano perpendicular al de la primera, no la aplicó Juan de la Cierva a su autogiro hasta 1927). Este autogiro C-4, de un peso en carga del orden de los 600 kilos, marcó un paso gigantesco, demostrativo de que se estaba en presencia de un nuevo sistema de aparato volador, y realizó el 9 de enero un primer vuelo, a cuatro metros de altura, de unos 200 de longitud y más tarde, el 31 de enero de 1923, un magnífico vuelo, en circuito cerrado, de cuatro kilómetros, en tres minutos treinta segundos, a 25 metros de altura, según demuestra el certificado que a continuación se copia:
C-4 en tierra, se observan los alerones para control de alabeo
«Aeronáutica Militar. ─Laboratorio.─ Don Emilio Herrera Linares, comandante de ingenieros, jefe del Laboratorio Aerodinámico MIlitar.─Certifica: Que en el aeródromo de Cuatro Vientos, en la tarde del 31 de enero último, un aparato sistema «autogiro», ideado y construído por el ingeniero de Caminos don Juan de la Cierva y Codorníu, pilotado por el teniente don Alejandro Gómez-Spencer, efectuó tres vuelos, describiendo en el último de ellos un recorrido de unos cuatro kilómetros de longitud en circuito cerrado, en un tiempo de tres minutos y treinta segundos, y alcanzando una altura superior a los 25 metros sobre el nivel del terreno.
Aeródromo de Cuatro Vientos, 1 de febrero de 1923.─El comandante jefe del Laboratorio, Emilio Herrera. ─ Comisario deportivo de la F.A.I.»
Hizo este aparato una velocidad de crucero de 67 kilómetros por hora y de unos 100 de máxima. (Véase el forograbado)
C-4 en vuelo
Si genial fué el invento, verdadera creación (puesto que de la nada se sacó algo) de Juan de la Cierva, su labor de convertir en doce años aquella máquina tosca y primitva en los maravillosos tipos actuales, tiene, por lo menos, tan extraordinario mérito como el invento mismo, puesto que había nada menos que crear, primero, y perfeccionar, después, toda una técnica de un nuevo aparato volador.
Vídeo del vuelo del 31 de enero de 1923
En esta película que nos hace llegar @MassiasThanos pueden verse los primeros vuelos del autogiro en Getafe en 1923, así como pruebas de 1925 en Reino Unido y algunas otras imágenes más que merecen la pena, aunque por desgracia no están en orden cronológico.
El nacimiento de la articulación de arrastre
Fue De la Cierva quien introdujo por primera vez en una aeronave de ala rotatoria las importantísimas articulaciones de batimiento, arrastre y cambio de paso. Estas articulaciones permitían que las aeronaves de ala rotatoria fueran viables, puesto que hasta ese momento todas habían fracasado en llevar a cabo la transición de vuelo a punto fijo a vuelo en avance.
La pala que avanzaba, contando con la velocidad de rotación más la de avance, tenía más velocidad respecto al aire, por lo proporcionaba más sustentación que la que retrocedía, que tenía una velocidad debida a la rotación menos la velocidad de avance, lo que provocaba un par de vuelco.
La solución vino introduciendo la articulación de batimiento. Y como la resistencia depende de la sustentación de forma cuadrática, la pala que avanzaba tenía más resistencia que la que retrocedía. Y por ello se introdujo la articulación de arrastre. La articulación de cambio de paso permite variar el ángulo de inclinación de cada pala, de forma cíclica o colectiva, permitiendo que la aeronave sea controlable.
Como se describe en el texto anterior, el 2 de enero de 1923 de la Cierva ideó la articulación de batimiento, que permite oscilar a la pala arriba-abajo para compensar la asimetría de asustentación entre la pala que avanza y la que retrocede durante el vuelo de avance.
Haría falta un pequeño accidente para que añadiera al rotor la articulación de arrastre, para compensar la asimetría de resistencia entre las palas.
Controversia del primer vuelo
Como veréis estos días hay una controversia sobre el primer vuelo del autogiro. ¿Fue el 9 o el 17 de enero? El 9 apenas fue un salto de 200m de largo y 4 de alto. ¿Se considera primer vuelo o un carreteo rápido con un pequeño salto? El primer vuelo «serio», levantándose del suelo y haciendo maniobras básicas fue el 17. Tal vez la controversia sería menor si en lugar de hablar del primer vuelo se hablara del primer despegue.
Parece ser que existe una fotografía autografiada por de la Cierva mencionando que el primer vuelo fue el día 17. En el libro que mencionamos en nuestra entrada del centenario, da como fecha el día 9, y estando escrito en vida del ingeniero-inventor y prologado por él, podría suponerse que lo leyó y revisó y podría haber corregido el error. Tal vez la solución nos la haya dado Alfredo López Díez, al citar las propias palabras de de la Cierva:
Ensayado este aparato en junio de 1922, demostró desde el comienzo la propiedad del centramiento automático y estaba a punto de volar cuando un accidente originó su rotura, lo que obligó a suspender las experiencias que luego, por ausencia del piloto y otras causas, no han podido reanudarse hasta el mes de enero del presente año, estando provisto ahora el aparato de dos pequeños alerones o aletas transversales para el mando lateral. Pilotado por el señor Gómez Spencer, el Autogiro despegó por vez primera el día 10, y corregido el efecto del par de giro del motor, el día 17 efectuó varias rectas a dos metros de altura, comprobándose en ellas todas las cualidades previstas, menos la de la toma de tierra que se hizo como en un aeroplano ordinario. El día 20, a consecuencia de un defecto en los mandos del motor, que impidió al piloto pararlo al tomar tierra, se elevó el aparato a unos ocho metros de altura, en pérdida de velocidad, que hubiera originado un accidente seguro en un aeroplano. Acordándose el piloto de la cualidad teórica del aparato de ser insensible a la pérdida de velocidad y de poder tomar tierra verticalmente, hizo la maniobra probable y el Autogiro descendió suavemente hasta posarse sin velocidad apreciable, confirmándose definitivamente todas las cualidades teóricas. El día 22 se hicieron pruebas oficiales y el 31 efectuó un vuelo de tres minutos y medio, en circuito cerrado de más de cuatro kilómetros, alcanzando una altura sobre el terreno superior a 25 metros, según certificado oficial del que acompaño copia.
Juan de la Cierva en su notificación a la Real Academia de Ciencias el 15 de febrero de 1923
Nuestro pequeño homenaje
Un día como hoy hace cien años despeguaba del autogiro número 4 (C.4) del aeródromo de Getafe. Y no podemos sino celebrarlo recordando las entradas con las historias más desconocidas de esta aeronave de alas rotatorias que hemos contado en este blog:
El autogiro fue la primera aeronave de ala rotatoria en ser embarcada
