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CACARACTERÍSTICAS DE LOS MOTORES DE AEROMODELISMO
Y SU USO EN ACROBACIA DE VCC (Parte I).
Autor: Gabriel Cismondi (Rosario - Argentina)

Los motores aplicados y desarrollados para el uso modelistico han alcanzado un gran desarrollo en todo este tiempo. 
El conocerlos con profundidad, hace que podamos extraer de los mismos el mayor rendimiento.
     En acrobacia de vuelo circular (F2B) el rendimiento no implica mas RPM, como la mayoría de la gente pueda pensar.
En esta categoría se buscan condiciones de funcionamientos muy concretos que están relacionados con la estabilidad de marcha, buen torque, aceleración y
desaceleración en las condiciones correctas, etc.
       Debemos recordar que en VCC, por reglamento, todo tipo de comando debe realizarse a través de las líneas que unen al piloto con el modelo..
Por simplicidad y para no complicar el manejo, es que en F2B no se usa control de acelerador. Dicha práctica es ampliamente usada en escala para el manejo
de las RPM del motor, tren de aterrizaje, etc.
       Pero ¿qué es lo que pretendemos de nuestro motor?
       Analicemos un vuelo de acrobacia. Parte del tiempo, entre maniobras el vuelo es recto y nivelado. Una adecuada y confortable velocidad, es suficiente.
Por lo general se vuela con la velocidad necesaria para mantener el modelo en el aire y poder pasar a través de ráfagas de viento los días complicados.
Es decir que nuestro motor-hélice deberá entregar la potencia para vencer la resistencia del modelo-cables y generar la fuerza centrífuga necesaria para mantenerlo en el aire.
     Bien, ¿ pero que pasa en las maniobras?.
       Comenzando con un simple looping. El modelo cuando comienza a trepar para alcanzar la cima del mismo,  debe generar suficiente potencia para poder “arrastrar” el peso del modelo mas la carga “básica”.
       Le llamaremos carga “básica” a   todo lo comentado en párrafos anteriores necesario para el vuelo nivelado.
       Sin entrar en desarrollos de fuerza y demás, podremos comprobar que el modelo se mantiene en condiciones de vuelo si mantenemos la tensión
mínima necesaria para poder comandarlo, aumentando la velocidad. Si hiciéramos una  analogía con un auto, deberíamos acelerar hasta el nivel de RPM
necesario para mantener la tensión.  Este paso o cambio de RPM, deberá ser lo más rápido posible aunque depende mucho de la velocidad de “entrada” a
la maniobra. Es decir de la velocidad de vuelo nivelado.
       Pongamos algunos ejemplos de lo dicho: si nuestro motor es del tipo 2 tiempos y ajustado en una marcha tipo 4 – 2 – 4 y si esto se cumple, nuestro
modelo puede que se comporte de alguna de las siguientes formas. Pensemos en la realización de un looping y observemos estos síntomas en el primer
cuarto o mitad de la maniobra.
       El paso de nivelado a la maniobra se hace con pérdida de tensión. Probablemente la transición de velocidad es muy lenta, o bien la transición
(el motor toma altas RPM inmediatamente) es buena pero sigue con poca tensión. En este caso las RPM máximas no son suficientes.
       Estos son típicos ejemplos de cambios de posición y donde la respuesta del motor es inadecuada.

Nota
: Descartaremos cualquier tipo de deficiencia aerodinámica o mal balanceo del modelo, que puedan  engañarnos con el análisis.

       Como no tenemos forma de comandar el motor  (vía cable o mediante RC), deberemos pensar en ajustar nuestro sistema para que opere en forma
estable y automática.
       Continuando con el comportamiento del motor durante el loop, el mismo deberá comenzar a intentar desacelerar en el último cuarto u octavo de círculo aproximadamente.
Esto lo debemos notar con la velocidad del modelo y no con el “ruido” o RPM del motor ya que esto es engañoso.
       Conclusión: nuestro motor deberá acelerarse (aumentar RPM) cuando iniciamos una maniobra y bajar las RPM cuando nos ponemos en forma nivelada.
       Esto lo debemos lograr encontrando el rango de RPM mas adecuado a cada motor y funcionando en todo tipo de condiciones (con y sin viento).
       Antes de proseguir, es interesante conocer como es la curva de potencia y torque de un motor y cual es la condición adecuada de uso de los mismos.
       Cuando se ensaya cualquier motor para obtener la curva de potencia (explosión, eléctrico, etc.), lo que se grafica en un  sistema de ejes cartesianos
es una relación entre la potencia o torque vs. RPM para una condición de ensayo determinada (presión, temperatura, combustible, etc.)
       Esto quiere decir que por cada cambio que realicemos obtenemos una nueva curva.
       En nuestro caso, necesitaríamos analizar las curvas obtenidas a diferentes ajustes de aguja o relación air-combustible del carburador.


                           

En La gráfica superior podemos ver la curva típica de un  motor  de los usados en modelismo.
       El torque, que es la “fuerza” que entrega el eje del motor, tiene un pico máximo para luego decaer.
       Analicemos el motor cuando está cargado con una hélice.
       Primero debemos obtener la curva de torque de la hélice. La misma es una típica curva del tipo exponencial como se muestra abajo.

                       
         Podemos apreciar 3 curvas de 3 hélices diferentes. Por lo general, podemos decir que una hélice mas grande y/o de mas paso tendrá una curva que
crecerá mas rápidamente (1), que una mas chica o de menos paso (3).                       
                                 

                                   

Si

superponemos Si superponemos el punto donde se juntan nos indica las RPM de funcionamiento del motor para esa combinación de motor-hélice.
        Pero, ¿qué hay de la estabilidad del sistema?. Recordemos que nuestro motor no tiene ningún tipo de control externo.
        En este caso analicemos la curva 3.  Supongamos que en vuelo nivelado nuestro motor está equilibrado en ese punto.
        Cuando comenzamos una maniobra al levantar la nariz del modelo, nuestro motor “siente” que su carga en el eje (hélice) aumenta.
Recordemos que en esta condición el motor-hélice debe arrastrar el peso del modelo también, según comentamos mas arriba. Para hacer un análisis rápido,
es como si le cambiáramos la hélice por una mayor.  La curva de carga (hélice) no es mas la 3 sino la 2.
        Entonces cuando se incrementa la carga y se pasa a la posición 2, el motor aumenta su potencia estabilizándose en el punto 2.
Esto provoca que nuestro motor no caiga demasiado en sus RPM. La diferencia es justamente la diferencia en RPM indicada en la gráfica.
        Cuando nuestro modelo baja la nariz el motor “ve” en su eje una disminución de carga. Es como si le redujéramos la hélice.
Aunque no esta dibujada, imaginemos una curva 4 que se
encuentre mas a la derecha que la curva 3. El nuevo punto de cruce nos indicará el punto de estabilidad. Nuevamente las diferencias de RPM entre dichos
puntos, nos indican cuanto se acelera el motor en un tramo descendente de su vuelo.
        Antes de proseguir podemos sacar las siguientes conclusiones:
        Esta condición de uso (punto 3) es una condición de “estabilidad del sistema”. Debido a que intenta mantener las RPM cuando el motor tiene mas carga
y trata de no aumentar la velocidad (RPM) cuando la carga en el eje diminuye, dicha variación es menor. Si la pendiente de caída de la curva es mayor, las
diferencias de revoluciones serán menores y la “dureza” (cambios del sistema a las distintas situaciones) será mayor.
       ¿Que sucede si trabajáramos con una hélice muy grande en dicho motor?.
       Nos tendríamos que ubicar en vuelo nivelado en el punto 1. Cuando el modelo sube su nariz y aumenta su carga, las RPM caerían mucho. Esto es debido
a que la curva de torque del motor disminuye muy rápidamente, en lugar de aumentar  como lo hace en el caso anterior. El sistema se estabilizará (según se
corten las curvas de motor y hélice), pero a muy bajas RPM, lo que en definitiva provocará una fuerte pérdida de velocidad  y tensión en el vuelo.
       Cuando bajamos la nariz, al disminuir la carga de la hélice, la curva de torque permite que el motor aumente sus RPM rápidamente.
Esto a su vez hace que la hélice se comporte como una de menor torque (o carga), provocando otro aumento de RPM y así sucesivamente.
Esto ocurrirá hasta que el sistema se encuentre en un punto cercano al 3 (donde la curva de torque
comienza a descender). Si determinamos la diferencia de RPM entre el punto 1 y el 3 vemos que la diferencia de RPM y por consiguiente de velocidad es
muy grande.
       Este caso es muy notorio cuando volamos con una condición de este tipo en días de mucho viento. Es notorio el aumento de RPM del motor y la tensión
a que se nos somete en la manija.
Como veremos luego, el motor cambia de curva debido a que al subir la nariz cambia la diferencia de presión con la que el carburador succiona el combustible
provocando un aumento de  RPM también. Este efecto es menos notorio en los motores de 4 tiempos lo que obliga a volar con una velocidad nivelada mayor
que uno de 2 tiempos.
FIN PARTE I.

Gabriel Cismondi.