Uno de los elementos clave en todo helicóptero es el giróscopo. Para entender por qué motivo es tan importante, cuál es su función, cómo opera, e incluso aprender a elegir uno u otro modelo vamos a dar un repaso al concepto de giróscopo, y al papel que juega en el vuelo de helicópteros.

Todos hemos jugado de niños con peonzas, y aunque probablemente en su momento no prestamos la debida atención a aquel divertido entretenimiento, lo usaremos como ejemplo para entender el concepto de giróscopo. Evidentemente toda peonza que no esté en movimiento tiende a caer hacia un lado, pero una vez que adquiere cierta velocidad de giro permanece más o menos estable sobre el plano en el que gira. ¿Hay algo más sorprenderte que ver un giróscopo en movimiento? Si, sentir su "efecto giroscópico". Una de las maneras más sencillas de comprobarlo por uno mismo es utilizando un disco duro de ordenador encendido. Gracias a su alta velocidad de giro y el peso del disco giratorio, si lo sujetamos con la mano e intentamos inclinarlo notaremos que el disco "se opone" a dicho movimiento, y nos costará más trabajo inclinarlo que cuando está detenido. Da la impresión de que el disco se comporta de una forma errática, y es una experiencia que os animamos a comprobar por vosotros mismos, pues es algo sumamente interesante.

Conseguir que el helicóptero no rote sobre su eje principal debido al par del motor es una labor que se resuelve (entre otras formas) con un rotor trasero que produzca empuje en el sentido contrario, pero lograr una precisión aceptable para mantener la dirección de vuelo requiere que las palas traseras tengan ángulo de ataque variable, o que gire a velocidad variable según las necesidades de la marcha, pero es absolutamente necesario un instrumento que sea capaz de medir las desviaciones, y de ordenar las correcciones oportunas para que la dirección sea estable en todo momento: el giróscopo.

Los primeros giróscopos eran de tipo mecánico, con un disco giratorio en su interior al que se le medían mediante un potenciómetro las desviaciones producidas por el movimiento de dirección del helicóptero. Estas medidas permitían transmitir órdenes a un servo responsable de variar el ángulo de ataque de las palas del rotor de cola.

Conectado mecánicamente al rotor de cola, permite variar el ángulo de ataque de las palas, resultando en el empuje de la cola del helicóptero hacia un lado (compensando el par del motor), o dejando que sea dicho par quien arrastre la dirección en el otro sentido.

El siguiente avance, tanto en reducción de tamaños como en precisión y costes después de los giróscopos mecánicos, fue el del giróscopo piezoeléctrico. Mediante el uso de un cristal oscilante es posible medir las micro-variaciones que se producen en dicha oscilación e interpretarlas. Las diferencias de temperatura son nefastas para este tipo de giróscopos, y aunque existen circuitos de protección de temperatura capaces de compensar dichas variaciones, no terminan de ser funcionar con la precisión necesaria para esta aplicación.

Utilizan también técnicas de vibración pero con materiales a escala molecular, y no se ven tan afectados por cambios de temperatura. Al igual que ocurre con los piezoeléctricos, se aprovechan del efecto Coriolis (el responsable de que el agua gire en un sentido u otro al desaguar en un lavabo en un hemisferio u otro de la tierra) para medir las desviaciónes sobre su contínua vibración, que debería ser estable sobre el plano que miden. Precisamente por su forma de trabajar es por lo que los giróscopos requieren que el aeromodelo sobre el que trabajan no emita vibraciones que puedan interferir sobre su buen funcionamiento, y por lo que se suele usar una almohadilla acolchada para fijarlo a la estructura del mismo.

Hasta la aparición de los giróscopos MEMS la mayoría de los ya existentes utilizaban una técnica de medición basada en la velocidad de giro, o velocidad angular de la dirección del helicóptero. Este tipo de medición empleada por los conocidos como "rate gyros" no es demasiado exacta, por lo que actua más como un "amortiguador" ante movimientos bruscos indeseados de la cola, como cambios de par repentinos en el motor, o golpes de viento sobre el helicóptero. 

 

Sin embargo otorgan un movimiento más suave y realista a los helicópteros a escala (maquetas).

Más tarde, con la llegada de giróscopos más precisos se consiguió medir con exactitud la posición del giróscopo sobre el plano de giro de la dirección del modelo, logrando que ninguna fuerza externa ni el propio par del motor sean capaces de modificar la dirección del modelo, pues el giróscopo ordenará las correcciones necesarias al servo de dirección hasta que el helicóptero vuelva a estar orientado igual que antes de producirse la desviación. Debido al resultado, a este tipo de medición o comportamiento se le llama "heading hold" o bloqueo de dirección (en algunas marcas se usa el término AVCS, de Angular Vector Control System).

Como dato a reseñar, el giróscopo sólo interviene cuando no hay instrucción alguna en el canal de dirección desde la emisora. Si movemos la dirección del modelo, una vez finalizado el movimiento el giróscopo tomará como "posición a mantener" la que haya resultado de la maniobra.

Existen diversos parámetros de configuración en los giróscopos que ayudan a adaptarlo al modelo y mecánica en los que se va a utilizar. Existen muchos más según la marca y modelo de giróscopo, pero éstos son los más comunes:

 

El giróscopo debe instalarse tal y como indiquen las instrucciones. Esto es así debido a que la electrónica interna mide el plano sobre el que debería instalarse. Si se instala inclinado, o sobre cualquier otro lateral que no sea el esperado, no estará midiendo el plano esperado, resultando en un comportamiento absolutamente errático.

Ajuste de las palas: En los modelos antiguos el ajuste de las palas (y el reenvío que va desde el servo hasta la mecánica de dirección) debía hacerse en modo "rate", y dejando las palas con la incidencia necesaria para mantener la dirección en estacionario. En los más modernos las palas deben dejarse con 0º de incidencia en modo "rate".