La solidez del rotor es una cantidad adimensional utilizada en el diseño y análisis de helicópteros, hélices y turbinas eólicas. La solidez del rotor es una función de la relación de aspecto y del número de palas del rotor, y se utiliza ampliamente como parámetro para garantizar la similitud geométrica en los experimentos con helicópteros. Proporciona una medida de la proximidad de un sistema de rotor de sustentación a un disco actuador ideal en la teoría del momento. También desempeña un papel importante en la determinación de la velocidad del fluido a través del disco del rotor cuando se genera sustentación y, en consecuencia, en el rendimiento del rotor, la cantidad de corriente descendente a su alrededor y los niveles de ruido que genera el rotor. También se utiliza para comparar las características de rendimiento entre rotores de diferentes tamaños. Los valores típicos de la relación de solidez del rotor para helicópteros se sitúan en el rango de 0,05 a 0,12. Definiciones La solidez del rotor es la relación entre el área de las palas del rotor y el área del disco del rotor.

Para un rotor con palas, cada una con un radio y una cuerda media , la solidez del rotor es:

donde es el área de la pala y es el área del disco.

Para las palas con una forma no rectangular, la solidez se calcula a menudo utilizando una forma ponderada equivalente como

donde:

es una función de ponderación correspondiente a la sección de la pala es la solidez correspondiente a la sección de la pala es la longitud radial de la sección de la pala

La función de ponderación viene determinada por el parámetro de rendimiento aerodinámico que se supone constante en comparación con un rotor equivalente que tiene una forma de pala rectangular. Por ejemplo, cuando se supone que el coeficiente de empuje del rotor es constante, la función de ponderación resulta ser:

y la relación de solidez ponderada correspondiente se conoce como «relación de solidez ponderada por empuje». En forma dimensional,

Cuando se supone que la potencia del rotor o el coeficiente de par son constantes, la función de pesaje es:

y la relación de solidez ponderada correspondiente se conoce como «relación de solidez ponderada por potencia o par». Esta relación de solidez es análoga al factor de actividad utilizado en el diseño de hélices y también se utiliza en el análisis de turbinas eólicas. Sin embargo, rara vez se utiliza en el diseño de helicópteros. Significado geométrico miniatura|Dos rotores que ilustran el significado geométrico de la relación de solidez del rotor. El rotor de la derecha tiene una relación de solidez mayor debido a que las palas cubren una fracción mayor del área neta del disco del rotor. La relación de solidez del rotor permite hacerse una idea aproximada de la geometría de un rotor o una hélice. Los rotores con palas más cortas y/o en mayor número tienen una relación de solidez mayor, ya que cubren una mayor fracción del disco del rotor. Las aeronaves de rotor, como los helicópteros, suelen utilizar palas con relaciones de solidez muy bajas en comparación con las hélices de ala fija y marinas.

Referencias

Categoría:Aerodinámica