TECNOLOGIA MARITIMA: Sikorsky S-76 Spirit

El helicóptero Sikorsky S-76 Spirit es un modelo multipropósito de tamaño medio diseñado por la firma estadounidense Sikorsky Aircraft Corporation a mediados de la década de 1970. Este helicóptero cuenta con dos motores turboeje, tanto el rotor principal como el rotor de cola son de cuatro palas, y cuenta con tren de aterrizaje retráctil. La principal cualidad de este helicóptero es su capacidad para volar prácticamente con cualquier tiempo atmosférico. También es muy maniobrable y capaz de sostenerse en el aire incluso con fuertes vientos cruzados. Ello ha hecho que de él un gran éxito de ventas a nivel internacional y que sea incorporado por el servicio Guadacostas de la Xunta de Galicia.

Un S-76C+ del Servicio de Guardacostas de Galicia.

Helicóptero S-76C+ del Servicio de Guardacostas de Galicia

Antecedentes y nacimiento:

Las crecientes demandas durante los principios de la década de los setenta de helicópteros de transporte con los que apoyar las plataformas de prospección y explotación energética en alta mar indujo a Sikorsky a iniciar un sondeo de mercado a nivel mundial. De este modo, en 1975, Sikorsky inició el desarrollo del helicóptero comercial designado Sikorsky S-76 en honor al Bicentenario de EE.UU. Estaba previsto para el transporte de trabajadores hacia y desde plataformas pretolíferas de alta mar en una versión de 14 plazas (2 pilotos más 12 pasajeros) y el transporte de ejecutivos de negocios en una versión VIP de 6 pasajeros. La financiación para su diseño, desarrollo y certificación provino de fuentes de la propia empresa.

El primero de los cuatro prototipos (N762SA) voló por primera vez, el 13 de marzo de 1977 y a finales de 1978, mereció el apelativo de Spirit, pero dos años después, la empresa desechó oficialmente este nombre debido a problemas de traducción a algunos idiomas extranjeros.

El elegante diseño del S-76 combinado con importantes avances en la tecnología del rotor, dio como resultado un helicóptero con una excelente eficiencia. Así pues, el 27 de febrero de 1979, fue entregado a la empresa Air Logistics, de Lafayette (Luisiana) el primer ejemplar de producción y el éxito en ventas fue tal, que, a febrero de 2021, se han construido más de 875 helicópteros S-76.

El 26 de marzo de 1979, el S-76 fue un contendiente para el Programa de Recuperación de Corto Alcance (SRR) de la USCG para un helicóptero que reemplazara al Sikorsky HH-52A. El requisito era de 90 helicópteros. Se tomó la decisión de retirarse de la competencia debido a los requisitos de la USC.

Versiones posteriores y mejoras:

La primera variante de producción fue el S-76A. En 1982, este modelo estableció 12 récords mundiales de velocidad y tiempo para escalar en su categoría de peso. Se estableció un récord de velocidad de 500 km (311 millas) en circuito cerrado en 214.8 mph. Ese mismo año apareció la versión mejorada S-76A Mark II y en 1986 y 1987 se presentaron las variantes S-76A+ y S-76A++, que montaban motores Turbomeca Arriel.

El 31 de octubre de 1985, se dio la certificación FAA para el S-76B y hasta principios del siglo XXI se fueron lanzando nuevos modelos a medida que el helicóptero mejoraba. De este modo, apareció la serie S-76C en los años 90 y el 3 de enero de 2006 se obtuvo la certificación FAA del S-76C++, que ha día de hoy es uno de los modelos más actualizados, junto al S-76D. Ambos incorporan una transmisión mejorada y más silenciosa, así como pequeños cambios en el equipamiento interior y aviónica.

El S-76D, estuvo sujeto a cuatro años de retrasos debido a problemas técnicos en la expansión de la envolvente de vuelo. El prototipo realizó su primer vuelo el 7 de febrero de 2009 y fue finalmente certificado el 12 de octubre de 2012. Se utilizaron tres prototipos en el programa de certificación, con un avión utilizado para certificar el sistema de protección contra hielo eléctrico de rotor opcional.

En paralelo a estas variantes, se desarrollaron otras de interés militar, como el AUH-76 (cuatro vendidos) o el H76 Eagle (uno construido), que fue diseñado para proporcionar una alternativa de menor costo al AH-64 Apache.

Por último, cabe destacar algunas variantes experimentales como el SHADOW, que consistía en un S76-A con una estación de piloto extendida agregada a la nariz para desarrollar un sistema de control de vuelo por cable para el programa Comanche RAH-66. Este helicóptero se utilizó para probar controladores de brazo lateral de tres y cuatro ejes. También probó conceptos únicos de software de control de vuelo, como el control de velocidad, que permitía al piloto soltar la palanca y el helicóptero continuaría volando a la velocidad establecida. Este y otros conceptos probados fueron diseñados para minimizar la carga de trabajo de vuelo del piloto para que pudiera concentrarse en los requisitos de la misión.

El precio de este helicóptero en su versión básica y en el año 2014 era de 13 millones de US$.

Diseño

El S-76 empleó tecnologías desarrolladas para el helicóptero UH-60 BLACK HAWK. Entre las características se encuentran: palas del rotor principal de titanio y de material compuesto, un rotor de cola de material compuesto sin cojinetes, amortiguadores de vibraciones bifilares y una transmisión de rotor principal simplificada.

Las palas del rotor principal incorporan materiales compuestos que incluyen un larguero de titanio hueco que está soldado con arco de plasma y formado en caliente a su forma ovalada, una cubierta de fibra de vidrio, un extremo de raíz de grafito redundante, una tapa de punta de Kevlar y un panel de abeja Nomex en el borde de salida. Las palas del rotor principal utilizan un perfil aerodinámico SC1095 y tienen un giro no lineal para cargar las palas de manera uniforme en un vuelo estacionario. Las tapas de las puntas se barren para reducir el ruido y la vibración.

La calidad de marcha en el S-76 se mejoró mediante un acoplamiento de cono de paso a un máximo de 17 grados. El movimiento de desvanecimiento cíclico, generalmente conocido por la abreviatura matemática "Delta-3", funciona para eliminar el paso de la hoja durante el aleteo de la hoja. En otras palabras, cuando la hoja se eleva como lo haría en turbulencia, Delta-3 limpia mecánicamente parte del ángulo de inclinación para evitar que la punta se atasque y suavizar la conducción. El Delta-3 se incorporó al S-76 mediante un desfasador incorporado en una unidad mezcladora compleja.

El elemento estructural compuesto del principio del rotor de cola sin cojinetes es el larguero de la viga transversal. El rotor de cola de haz transversal está diseñado para aprovechar las capacidades especiales de los compuestos de grafito unidireccionales. El rotor de cola consta de dos conjuntos, cada uno de los cuales proporciona dos palas para el rotor de cola de cuatro palas. El larguero que conecta las palas opuestas está hecho de grafito unidireccional y tiene una forma de sección transversal rectangular. La viga resultante es flexible en la dirección de las aletas y de torsión, pero muy rígida en la dirección del borde. Una forma de perfil aerodinámico se atornilla a cada extremo de la viga transversal para formar la mitad del rotor de cola. Dos de estos conjuntos se sujetan en ángulo recto para formar el rotor de cola. El rotor de cola resultante está libre de inestabilidades y no requiere lubricación ni mantenimiento.

La caja de cambios principal tiene como reducción final una rueda dentada con dos entradas de engranajes rectos. Esto es considerablemente más simple que el sistema de engranajes planetarios utilizado en los modelos anteriores de helicópteros Sikorsky. Cada motor tiene un tren de fuerza separado hasta el engranaje principal a través de un solo espolón y una sola malla biselada. El despegue de la cola es del tren de fuerza del motor izquierdo. En caso de una falla en el motor izquierdo, el despegue de la cola sigue conduciendo a través del motor derecho hasta el engranaje principal y vuelve a través del bisel ajustado al despegue de la cola. Las unidades de rueda libre están dentro del primer engranaje recto hacia adelante de cada motor. El uso del sistema de engranajes reductores reduce el número de cojinetes y engranajes en un número significativo en comparación con un enfoque de engranajes planetarios convencional. Este diseño da como resultado un costo total más bajo y una mayor fiabilidad.

El buje del rotor principal es una pieza forjada de aluminio de una sola pieza con cojinetes elastoméricos y amortiguadores de vibraciones bifilares ajustados a diferentes frecuencias para amortiguar las vibraciones en la fuente para reducir el ruido de la cabina y proteger el fuselaje del daño por vibración.

La Planta motriz está compuesta por 2 Turboejes Turbomeca Arriel 2S2, los cuales tienen Potencia unitaria de 688 kW (922 HP). (627 kW, 852 HP Máxima en continuo).

El fuselaje del S-76 está diseñado para un bajo arrastre para mejorar la eficiencia. Se utilizan remaches al ras, una novedad en cualquier helicóptero Sikorsky. El S-76 fue el primer helicóptero comercial de Sikorsky en hacer un uso extensivo de compuestos avanzados. El kevlar se utiliza para carenados de motor, ya que pesa la mitad y tiene el doble de resistencia que la fibra de vidrio.