Los autogiros de Juan de la Cierva

tumblr_lpdqr6BtUD1qas7ljo1_1280

La mayoría de las personas confunde el autogiro con el helicóptero y desconoce que don Juan de la Cierva fue un inventor excepcional. El ingeniero español concibió una máquina de volar distinta a todas las que se conocían hasta entonces, logró que la comunidad aeronáutica internacional reconociera la genialidad de sus contribuciones al desarrollo de la aviación y murió prematuramente.

En el siglo XVI Leonardo da Vinci sugirió la posibilidad de construir una máquina capaz de volar gracias al movimiento giratorio de una especie de tornillo o sacacorchos y en 1768 un matemático francés describió un aparato al que denominó Pterophore con dos hélices, una para equilibrar el peso del artefacto y otra para propulsarse. Dos franceses, Launoy y Bienvenu, mostraron en la Academia de Ciencias de París, en 1784, un mecanismo construido con dos hélices contra rotatorias (hechas con plumas) que aprovechaban la energía elástica de un arco cuya tensión desenrollaba el hilo sujeto al eje alrededor del que giraban las plumas; el juguete de los inventores se elevó ante el asombro de los académicos.

En el libro de Octave Chanute, Progress in Flying Machines, publicado en 1894, se muestran los dibujos de una docena de diseños de helicópteros concebidos por distintos inventores a lo largo de más de 200 años. Fue el francés, Ponton d’Amécourt quien inventó la palabra ‘helicóptero’ al designar de este modo el ingenio que presentó en la Exposición Aeronáutica de Londres de 1868 con dos molinos contra rotatorios de dos palas cada uno, movidos por una máquina de vapor.

Ninguno de todos aquellos artilugios conseguiría volar, aunque en sus diseños y modelos los inventores dejaron constancia de la intención de emplear alas giratorias, movidas por un motor, para desarrollar el empuje capaz de vencer el peso del aparato.

Después de 1894 se seguirían dibujando máquinas de este tipo y construyendo modelos. En 1907 Paul Cornu, un modesto mecánico francés, consiguió elevarse del suelo, por primera vez en la historia de la aviación, con un helicóptero de su invención, pero el aparato era incontrolable y no tuvo ninguna utilidad práctica. En realidad, hasta el año 1940, con la aparición de los helicópteros de Igor Sykorsky (con los que el ruso llevaba trabajando desde hacía casi 30 años) este tipo de aeronave no alcanzaría el nivel mínimo de prestaciones necesario para resultar operativa.

Entre los muchos diseños y proyectos de máquinas de ala rotatoria también hay que incluir el del mallorquín Pere Sastre Obrador, más conocido como Pere de Son Gall coetáneo de Juan de la Cierva. Hay personas que quieren ver en los trabajos del isleño la fuente de inspiración del murciano, pero en realidad no hay ningún fundamento sólido en que apoyar esa hipótesis. De otra parte, de la Cierva tuvo acceso a la información de docenas de proyectos, a nivel mundial, relacionados con sus desarrollos e investigaciones.

De la Cierva propuso, diseñó y construyó, una máquina de volar conceptualmente distinta a los aeroplanos y los helicópteros. Su autogiro llevaba una hélice, igual que los aeroplanos, que generaba una fuerza de empuje horizontal. Cuando el aparato alcanzaba cierta velocidad ─no hacía falta mucha─ empezaban a girar unas palas situadas en un plano horizontal, alrededor de un eje vertical que sobresalía del fuselaje, sin necesidad de que las moviera ningún motor y producían el empuje necesario para sustentar el aparato. Las alas rotatorias que soportaban el autogiro se movían igual que los molinos de viento, con una rotación inducida por el flujo de aire (auto rotación). Al conjunto de palas giratorias, Juan de la Cierva le dio el nombre de ̕rotor’. Mientras que en un helicóptero las palas sustentadoras se mueven por la acción de un motor, en el autogiro lo hacen de forma natural. Tanto en el helicóptero como en el autogiro las palas rotatorias generan la fuerza que soporta el peso de la máquina, pero en el primer caso necesitan un motor y en el segundo giran libremente debido a la corriente de aire que induce el movimiento de la máquina. Se mueven igual que los molinos de viento y el autogiro recibe en inglés el nombre de flying windmill, cuya traducción al castellano es la de ‘molino de viento volador’.

Juan de la Cierva Codorniú era ingeniero de caminos canales y puertos. Desde siempre se había interesado por la aviación. Nacido en Murcia, el 21 de septiembre de 1895, su niñez coincidió con el alumbramiento de la aviación. Los hermanos Wright volaron por primera vez en 1903, aunque muy poca gente se enteró hasta que vinieron a Europa y Wilbur Wright realizó vuelos de demostración y con pasajeros en Le Mans y Pau, desde el 8 de agosto de 1908 al 20 de marzo de 1909. En uno de aquellos vuelos, el 16 de noviembre de 1908, Wilbur Wright tuvo como pasajero a don José Saavedra y Salamanca, segundo marqués de Viana y Caballerizo mayor del rey Alfonso XIII. Durante 5 minutos, el aristócrata español pudo contemplar la tierra desde los cielos de Le Mans; después de él voló el secretario de la embajada española en París, don José Quiñones de León durante 8 minutos y 20 segundos. Fueron los dos primeros españoles en volar en una máquina más pesada que el aire. Meses más tarde, el 20 de febrero de 1909, el rey Alfonso XIII acudió a Pau para presenciar dos vuelos de Wilbur Wright y escuchar de boca del inventor cómo funcionaba su aparato. Del 22 al 29 de agosto de 1909, en Reims se celebró la Gran Semana de Aviación, un evento que marcaría el inicio de un rapidísimo desarrollo de la aeronáutica en Europa.

El joven Juan de la Cierva siguió muy de cerca y con gran interés el desarrollo de la aeronáutica; tanto, que apenas había transcurrido un año desde la celebración de Reims, en 1910, cuando la Cierva ─adolescente─ construyó un planeador con la ayuda de dos amigos: José Barcala y Pablo Díaz. La asociación Barcala-Cierva-Díaz dio origen al nombre de la sociedad que fabricó el planeador y dos años después un biplano (BCD-1) al que apodarían el Cangrejo, debido a que estaba pintado de rojo. El avión volaba bien, ‘milagrosamente’, según reconocería más tarde el propio la Cierva. El francés Jean Mauvais fue quien pilotó la aeronave de los precoces inventores en el aeródromo de Cuatro Vientos, durante el verano de 1912. Fue el primer avión construido en España que efectuó un número de vuelos suficiente que demostrase su maniobrabilidad. Muy animados por su primer éxito los muchachos construyeron un segundo avión en 1913, el BCD-2, que nunca logró volar tan bien como el primero.

Juan de la Cierva Codorniú pertenecía a una acomodada familia en la que su padre, un hombre de gran personalidad, Juan de la Cierva Peñafiel, desempeñó los cargos de alcalde de Murcia, gobernador de Madrid, y varias veces ministro durante el reinado de Alfonso XIII: de Instrucción Pública y Bellas Artes, de Gobernación, de Guerra, de Hacienda y de Fomento. La tradición familiar era que los vástagos se dedicaran a la abogacía, pero a Juan le interesaba la aeronáutica y la mecánica.

A partir de 1914, el joven la Cierva tuvo que centrar su actividad en el estudio mientras cursaba la carrera de ingeniero de caminos, canales y puertos. En el último curso retomó su actividad como constructor aeronáutico y diseñó y fabricó un biplano con tres motores. La aeronave la presentó a un concurso de aviones organizado por la Aeronáutica Militar, pero el aparato, en un viraje cerrado, entró en pérdida y sufrió daños irreparables. Julio Ríos, el piloto, salió con vida de aquel accidente y años más tarde, Juan de la Cierva, solía bromear diciendo que él era el verdadero inventor del autogiro. Frustrado, al constatar la dificultad de las aeronaves de ala fija para mantener el vuelo a baja velocidad, según sus propias palabras, se propuso: «Conseguir un sistema de vuelo que, conservando las buenas cualidades del avión no tenga sus defectos de falta de sustentación por pérdida de velocidad y de tener que aterrizar a velocidades horizontales del orden de los 80 kilómetros por hora, para lo cual busco un sistema en el que las alas se muevan con respecto al aire…»

El año 1919 fue muy importante para Juan de la Cierva. Además del frustrado accidente de su trimotor finalizó los estudios de ingeniería, se casó con María Luisa Gómez-Acebo y, siguiendo la tradición familiar, ingresó en el Congreso de los Diputados. Al año siguiente, de la Cierva concibió y patentó el autogiro. Para completar sus desarrollos teóricos mantuvo una intensa relación con los matemáticos Julio Rey Pastor y Pedro Puig Adam.

Después de fabricar tres prototipos, con el apoyo de la Aeronáutica Militar española, en las instalaciones del laboratorio de Cuatro Vientos ─donde contó con la colaboración del ingeniero militar Emilio Herrera y tuvo acceso a su túnel aerodinámico─, su modelo C-4 efectuó tres vuelos. El 31 de enero de 1923, el cuarto prototipo de autogiro recorrió unos cuatro kilómetros de longitud, en tres minutos y treinta segundos, a 25 metros de altura. Ese día el teniente Alejandro Gómez Spéncer se convirtió en el piloto que efectuó oficialmente el primer vuelo de la historia de la aviación con un autogiro.

Desde un principio el problema con que se topó Juan de la Cierva era que la pala del rotor del autogiro, al avanzar en la dirección de la marcha, se encontraba con un viento cuya velocidad era la de la rotación de la pala más la del desplazamiento del aparato y, cuando retrocedía el viento era menor porque a la velocidad de rotación había que restar la del desplazamiento. El resultado de una mayor sustentación en un semicírculo y menor en el otro producía un par de giro sobre el eje que hacía volcar el aparato. Para resolver esta cuestión, la Cierva, colocó primero dos rotores en el eje que girasen en sentidos opuestos y después trató de compensar la pérdida de sustentación variando el ángulo de ataque en las palas. Pero estos remedios no sirvieron para resolver el problema y los tres primeros prototipos del inventor no volaron.

Cuando fabricó el cuarto (C-4), se le ocurrió la genial idea de sujetar las palas al eje mediante una articulación (bisagra) para que subieran o bajaran libremente, de este modo no podían transmitir ningún par de vuelco al eje. Las palas no subían hasta la vertical debido a la fuerza centrífuga y la resultante de esta y la de sustentación determinaban el ángulo de inclinación que adquirían durante el giro. La fuerza centrífuga era de 8 a 10 veces superior a la de sustentación por lo que las palas no se separaban mucho del plano horizontal. Además, cuando la fuerza de sustentación aumentaba, y la pala subía, este movimiento aminoraba el ángulo de ataque en la pala con lo que la sustentación disminuía; en el movimiento descendente ocurría justo lo contrario. La sujeción al eje mediante articulaciones también permitía mitigar el efecto giroscópico. Esta fue la primera gran aportación de la Cierva a la solución del complejo movimiento de las palas de un rotor diseñado para que actúe como ala rotatoria.

Su autogiro C-4 estaba equipado con un motor Rhone de 80 HP que movía una hélice tractora en el morro y disponía de los mismos controles que los aeroplanos. Para girar, el autogiro necesitaba un timón vertical y alerones y para subir o bajar contaba con timones de profundidad. La gran ventaja del autogiro era la facilidad para aterrizar y despegar en pistas muy cortas y la posibilidad de volar a muy baja velocidad. Sin embargo, a esas velocidades tan pequeñas los controles de alabeo y profundidad funcionaban mal. El tercer día que se probó el C-4, el motor del autogiro se averió y el piloto pudo descender sin que el aterrizaje forzoso produjera lesiones al piloto ni daños importantes a la aeronave. Fue la primera demostración práctica de que el autogiro era un vehículo de transporte aéreo muy seguro.

Otro problema que la Cierva tuvo que resolver fue el del inicio de la rotación de las palas que había que hacerlo manualmente o con un motor auxiliar. Al ingeniero se le ocurrió la cola de escorpión, que consistía en unas aletas adicionales en la cola para que desviaran el flujo de aire de la hélice tractora e indujeran el giro del rotor. Sin embargo, a partir del prototipo C-19, la Cierva introdujo un embrague para conectar momentáneamente el motor al rotor y hacerlo girar.

Desde muy pronto, el ingeniero promocionó su invención en el extranjero. El 14 de octubre de 1925, el autogiro voló por primera vez fuera de España. La Cierva expuso su invento ante la Royal Aeronautical Society, en Londres y firmó acuerdos de fabricación con empresas británicas. En 1926, junto con el industrial y aviador escocés James George Weir, creó en el Reino Unido la empresa Cierva Autogiro Company Limited.

El ejército británico adquirió varios autogiros del modelo C-6. El 7 de enero de 1927, con motivo del accidente de uno de estos aparatos en el que se desprendieron dos palas del rotor, todos los vuelos quedarían suspendidos. El piloto sufrió magulladuras leves, pero el ejército británico no autorizaría la reanudación de los vuelos hasta que se determinara y resolviera la causa del accidente. La Cierva llegó a la conclusión de que la rotura de las palas, en el encastre, se debió a problemas de fatiga del material por los sobreesfuerzos cíclicos en la unión del buje. Para resolver el problema introdujo una segunda articulación, en el plano horizontal, capaz de absorber estos esfuerzos. La solución también favorecería la reducción de efectos giroscópicos.

Al año siguiente, en 1928, la Cierva viajó a Estados Unidos y llegó a un acuerdo por el que Harold Pitcairn adquirió los derechos de fabricación del autogiro en aquel país. De vuelta a Europa, el 19 de septiembre de ese mismo año, con el director de la revista L’Aeronautique ─Henry Bouché─ como pasajero, cruzó con un autogiro C-8 el Canal de la Mancha.

En muy pocos años, Juan de la Cierva había pasado del anonimato a ser una celebridad aeronáutica global: su autogiro suscitaba el interés en el mundo entero. El invento del ingeniero español alcanzó su madurez en 1933 con el prototipo C-30 en el que introdujo el sistema de control que él denominaría como ‘directo̕, el paso variable de las palas del rotor y la posibilidad de dar un ‘salto̕ durante el despegue.

El problema del control del autogiro, sobre todo a baja velocidad, lo resolvería articulando el plato de sujeción del rotor para que este pudiera inclinarse hacia delante y atrás o lateralmente. El propio Juan de la Cierva describió así el funcionamiento de su aparato:

«El autogiro de hoy se compone de un cuerpo fuselado o fuselaje, donde van el piloto, pasajero, los depósitos de esencia, el motor, etc.; tiene tren de aterrizaje de tres ruedas, la de atrás orientable, y lleva una estructura piramidal, encima del fuselaje, en el vértice de la cual se encuentra el eje de giro del rotor. El rotor está compuesto de tres aspas generalmente, cada una de las cuales está articulada al buje común en dos planos perpendiculares. El eje mismo del rotor está también articulado universalmente al vértice de la pirámide, de manera que pueda inclinarse en cualquier dirección, y esa inclinación es controlada por el piloto por medio de una larga palanca que desciende directamente hasta su mano. Cuando ésta se adelanta, ese eje del piloto va a la izquierda, el eje se inclina a la izquierda, y al contrario. Estos son los mandos necesarios para el vuelo; no hay alerones, ni timón de profundidad, ni timón de dirección. La cola se compone de superficies verticales, horizontales y oblicuas fijas, cuya misión es, principalmente proporcionar al fuselaje estabilidad de veleta en cualquier dirección, compensar automáticamente el par de giro del motor y amortiguar oscilaciones proporcionando estabilidad dinámica.»

«Como la reacción total del viento de la marcha se desplaza juntamente con el eje de giro del rotor, cuando el piloto inclina este último en una y otra dirección, la reacción total, que es aproximadamente igual al peso del aparato, pasa por delante ,por detrás o por un lado del centro de gravedad, según se desee, y crea, por consiguiente, un par de fuerzas que tiende a inclinar el aparato en la dirección que se quiera y sin que la velocidad de la marcha influya para nada en el resultado»

«El cuerpo del aparato, que puede considerarse como una veleta, sigue dócilmente los impulsos del rotor, y de esta manera y con el aumento o disminución de la potencia del motor, a voluntad del piloto, se obtienen todos los movimientos necesarios para el vuelo, o sea: subir, descender, virar a izquierda o derecha y volar deprisa o despacio.»

Don Juan de la Cierva había alcanzado la cima de la gloria. Había sido condecorado con la Medalla de Oro de la Confederación Aeronáutica Internacional, las Grandes Cruces del Mérito Militar y Naval, el premio Duque de Alba y Duque de Berwick, la Medalla de Oro de Wakefield de la Royal Aeronautical Society, las Medallas de Oro de Madrid y Murcia y otras más.

El Reino Unido fue la primera nación en emplear autogiros en maniobras militares como vehículos de enlace entre los estados mayores y sus tropas, el gobierno de España ordenó la compra de 6 autogiros para la Aeronáutica Militar y 3 para la Naval y los ejércitos de Francia y Suecia también habían pedido autogiros a la casa Avro en el Reino Unido que fabricaba los productos de la Cierva. En España, desde el 12 de diciembre de 1924 los autogiros del ingeniero volaban en la Escuadrilla de Experimentación de Cuatro Vientos.

Cuando se inició la guerra civil española, de la Cierva y su familia se refugiaron en Francia. El inventor y su esposa tenían dos hijos, de doce y quince años.

El 9 de diciembre de 1936 la Cierva embarcó en Croydon en un DC-2 de la compañía KLM con destino a Amsterdam. El avión despegó con retraso, la visibilidad era escasa y el avión se estrelló cerca del aeródromo. Don Juan de la Cierva murió en aquel accidente a los 41 años de edad. Su obra quedó fatalmente truncada. Sin el inventor, el impulso de los autogiros perdió fuerza y los nuevos helicópteros ─que se beneficiarían de los sistemas de control del rotor diseñados por Juan de la Cierva─, acapararían el mercado de las aeronaves de ala rotatoria. Durante la II Guerra Mundial el helicóptero se impuso al autogiro ya que, desde un punto de vista operativo, resulta una aeronave más eficaz: puede mantenerse completamente quieta en el aire y despega y aterriza verticalmente.

A partir de los años 1950 se empezaron a producir gran cantidad de pequeños autogiros, de una o dos plazas, muy ligeros, en casi todo el mundo. Muchos de estos aparatos se diseñaron para que los pudieran construir sus futuros dueños, a partir de planos sencillos o mediante kits. Son pequeñas aeronaves, para las que, en casi todos los países, se exige una licencia de vuelo de ultraligeros para pilotarlas. Hoy, también hay empresas, como Carter Aviation Technologies y General Aeronautics Corporation, que anuncian futuras aeronaves híbridas, de uso personal, aeronaves de 6-9 plazas y aviones para transporte de pasajeros y carga con rotores, alas fijas y hélices propulsoras de gran diámetro. Es posible que los autogiros ─máquinas del pasado─ regresen para resolver los problemas de la aviación del siglo XXI, que ya no necesita ir más lejos, más alto, ni más deprisa, sino que busca la eficiencia energética y el respeto del medio ambiente.

3 comentarios el “Los autogiros de Juan de la Cierva

  1. Buenas tardes,
    Soy alumno-piloto de autogiros (ULM habilitación AG) me apasiona todo lo que vuela, descubrí el autogiro por casualidad, es una maquina maravillosa.
    (nadie es profeta en su tierra) Juan de la cierva. Gracias

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión / Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión / Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión / Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión / Cambiar )

Conectando a %s