En primer lugar, permítanme interpretar la pregunta como “¿por qué los helicópteros no están diseñados para volar tanto como los aviones de ala fija?”
El helicóptero más grande en operaciones hasta la fecha es el Mi-26 ruso, casi tan grande como un Lockheed C-130j. Según Wikipedia, puede transportar 90 tropas o 20 toneladas de carga, que es aproximadamente lo mismo que el avión C-130. Sin embargo, su velocidad (137 nudos) y alcance (1000 millas) es la mitad que la de los aviones C-130.
Desde el punto de vista tecnológico, los helicópteros pueden diseñarse para cruzar el Atlántico, pero no sería comercialmente viable ni siquiera para aplicaciones militares, por los siguientes motivos:
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- Su costo de adquisición sería tres veces el avión de ala fija de una capacidad y alcance comparables.
- Su velocidad sería 1/3 de un avión de ala fija (con el tipo de rotor de inclinación puede ser hasta 1/2 de un avión de ala fija). Por lo tanto, tomaría entre 12 y 18 horas cruzar el Atlántico.
- Su costo de operaciones sería tres veces, el avión de ala fija.
- Sería tres veces más ruidoso que un avión de ala fija.
- Los pasajeros no elegirían cruzar el Atlántico en helicópteros debido a inconvenientes (ruido y tiempo necesarios para cruzar el Atlántico) y el precio del boleto, tres veces el ala fija.
Los helicópteros son las máquinas voladoras más antinaturales. Sus pilotos tienen que usar las manos y las piernas simultáneamente para mantenerlo bajo control en tres dimensiones. Las únicas características del helicóptero es que puede despegar y aterrizar verticalmente, lo que hasta ahora ha asegurado su necesidad por parte de militares y civiles.
Todas sus complejidades provienen de las palas del rotor. Si las palas del rotor giran en sentido horario, entonces su fuselaje (cuerpo) tenderá a girar en sentido antihorario: la Tercera Ley del Movimiento de Newton. Para detener su fuselaje de girar; Se debe agregar un rotor de cola, que consume casi 1/3 de la potencia del motor.
El rotor en sí produce elevación asimétrica debido a la diferencia en la velocidad lineal entre la punta del rotor y la raíz. La velocidad y el ángulo de ataque son variables importantes en la producción de elevación. Por lo tanto, las palas deben girarse desde la raíz hasta las puntas, para tener un ángulo de ataque diferente en cada punto de la pala, de modo que se logre una elevación uniforme en todo el disco del rotor.
En un movimiento hacia adelante, la cuchilla que avanza experimentaría un aumento en la elevación debido al aumento en la velocidad relativa de la cuchilla, mientras que la cuchilla retardadora experimentaría una disminución en la elevación debido a la caída en la velocidad relativa de la cuchilla. Por lo tanto, el ángulo de ataque de las palas seguiría cambiando continuamente durante una rotación de 360 grados para tener una elevación uniforme sobre el disco del rotor, mientras el helicóptero se mueve hacia adelante.
Los helicópteros también tienen limitaciones severas en la velocidad de avance. La velocidad de la punta del rotor alcanza la velocidad del sonido, haciendo que los rotores sean ineficaces, a una velocidad de avance de 100–200 nudos.
El tipo de avión híbrido como el rotor de inclinación V-22 había sido diseñado, por Bell-Boeing para el ejército estadounidense, para superar las limitaciones del helicóptero en la velocidad de avance. Puede volar a una velocidad de 240 a 275 nudos al igual que un avión turbopropulsor de ala fija. Puede transportar 24 tropas o 9 toneladas de carga hasta 880 millas náuticas (Referencia Wikipedia).
La aplicación civil del rotor de inclinación aún no se ha previsto porque su precio es prohibitivamente alto. Por lo tanto, su aplicación seguiría siendo la de los militares.
Harrier es un avión de combate fabricado por British Aerospace, en servicio con Royal Navy. Puede aterrizar verticalmente como un helicóptero, pero es un avión subsónico. El avión de combate estadounidense F-35 también ha sido diseñado para aterrizar verticalmente, pero, a diferencia de Harrier, es un avión de combate supersónico.
Los autos voladores de tipo híbrido se están desarrollando actualmente para aplicaciones civiles. Pero los aviones comerciales de tipo híbrido, técnicamente factibles, sin embargo, no serían comercialmente viables, al igual que los aviones supersónicos.