El estado de anillo de vórtice (VRS) es una condición aerodinámica peligrosa que puede surgir en el vuelo de un helicóptero , cuando un sistema de anillo de vórtice envuelve el rotor causando una pérdida severa de sustentación . El estado del anillo de vórtice a veces se conoce como asentamiento con potencia , aunque este último también es una terminología que se usa de manera diversa para estados de bajas RPM causados por aumentos rápidos en el colectivo que resulta en un paso excesivo de las palas del rotor principal y / o por exceder la capacidad del motor durante rápida desaceleración y / o descenso. La Administración Federal de Aviación (FAA) ve estos términos como sinónimos, mientras que Transport Canada los ve como dos fenómenos diferentes.[2]
Esta condición también ocurre con los rotores basculantes y fue responsable de un accidente que involucró a un V-22 Osprey . El estado del anillo de vórtice provocó la pérdida de un helicóptero MH-60 muy modificado durante la Operación Neptune Spear , la redada de 2011 en la que murió Osama bin Laden . [3]
Descripción
En vuelo hacia adelante, no hay flujo ascendente ( flujo ascendente ) de aire en el área del eje. A medida que disminuye la velocidad aerodinámica de avance y aumentan las tasas de descenso vertical, comienza un flujo ascendente porque no hay superficies de perfil aerodinámico en el área de agarre del mástil y la hoja. A medida que aumenta el volumen de flujo ascendente, el flujo inducido (aire extraído o "inducido" hacia abajo a través del sistema del rotor) de las secciones internas de las palas se supera y las palas comienzan a detenerse cerca del cubo. A medida que las secciones internas de las palas se detienen, un segundo conjunto de vórtices, similar a los vórtices de la punta del rotor, se forma en el centro del sistema del rotor y, combinado con el conjunto externo de vórtices, produce una pérdida severa de sustentación. El hecho de que un piloto de helicóptero no reconozca y reaccione a la condición puede conducir a altas tasas de descenso e impacto en el suelo.
Ocurrencia
Un helicóptero normalmente encuentra esta condición cuando intenta flotar fuera del efecto suelo por encima del techo flotante de la aeronave, flotar fuera del efecto suelo sin mantener un control de altitud preciso, y mientras realiza aproximaciones motorizadas a favor del viento o empinadas cuando la velocidad del aire cae a casi cero.
Detección y corrección
Los signos de VRS son una vibración en el sistema del rotor principal [4] seguida de una tasa de caída creciente y posiblemente una disminución de la autoridad cíclica . [5]
En los helicópteros de un solo rotor, el estado del anillo de vórtice se corrige tradicionalmente bajando ligeramente el colectivo para recuperar la autoridad cíclica y usando el control cíclico para aplicar el movimiento lateral, a menudo inclinando el morro hacia abajo para establecer el vuelo hacia adelante. En helicópteros de rotor en tándem, la recuperación se logra a través de la entrada cíclica lateral o del pedal o ambos. La aeronave saldrá volando del anillo de vórtice hacia "aire limpio" y podrá recuperar la sustentación.
Claude Vuichard, inspector de la Oficina Federal de Aviación Civil (FOCA) en Suiza, enseñó otra corrección ahora ampliamente conocida como la Técnica de recuperación de Vuichard después de ganar popularidad. Esta técnica utiliza una combinación de los tres controles juntos para reducir la pérdida de altitud y recuperarse más rápidamente: aplique cíclico en la dirección del empuje del rotor de cola, aumente el colectivo para subir la potencia y coordine con el pedal de potencia para mantener el rumbo (controles cruzados). La recuperación está completa cuando el disco del rotor llega a la parte del vórtice que está en contra del viento. [1] [6] [7] [8]
Apagado del estado de anillo de vórtice
Es posible salir del estado de anillo de vórtice, pero esto requiere tener aproximadamente el doble de energía que se necesita para flotar. Solo un helicóptero a gran escala, el Sikorsky S-64 Skycrane , está documentado como capaz de hacer esto, cuando está descargado. [9]
Reacción del piloto o del operador
A los pilotos de helicópteros se les suele enseñar a evitar el VRS mediante el control de sus velocidades de descenso a velocidades aerodinámicas más bajas. Cuando se encuentran con VRS, a los pilotos se les enseña a aplicar cíclico hacia adelante para volar fuera de la condición y / o bajar el paso colectivo . [5] Si bien la transición al vuelo hacia adelante o lateral aliviará la condición por sí sola, bajar el colectivo para reducir la demanda de energía disminuye el tamaño de los vórtices y reduce la cantidad de tiempo requerido para estar libre de la condición. Sin embargo, dado que la condición a menudo ocurre cerca del suelo, bajar el colectivo puede no ser una opción; Se producirá una pérdida de altitud proporcional a la velocidad de descenso desarrollada antes de iniciar la recuperación. En algunos casos, se encuentra el estado del anillo de vórtice y se le permite avanzar hasta el punto en que el piloto puede perder severamente la autoridad cíclica debido al flujo de aire interrumpido. En estos casos, el único recurso del piloto puede ser entrar en una autorrotación para liberar el sistema de rotor de su estado de anillo de vórtice.
Helicópteros de rotor en tándem
En un helicóptero de rotor en tándem , el cíclico de avance no detendrá la velocidad de descenso causada por el VRS. En un helicóptero de este tipo, que utiliza un paso colectivo diferencial para ganar velocidad aerodinámica, las entradas cíclicas laterales deben realizarse acompañadas de entradas de pedal para deslizarse horizontalmente fuera del aire perturbado del estado del anillo de vórtice.
Multirrotores radiocontrol
Los multirrotores (comunes en los drones) están sujetos a la aerodinámica normal de un helicóptero, incluido el estado del anillo de vórtice. El diseño, el tamaño y la potencia del marco afectan la probabilidad de ingresar al estado y recuperarse de él. Los multirrotores que no tienen retención de altitud también son más propensos a sucumbir al error del operador, donde el piloto deja caer la nave demasiado rápido, lo que resulta en un lavado ascendente en los ejes del rotor que puede conducir al estado de anillo de vórtice. Aquellos que están equipados con esa característica, por otro lado, tienden a controlar su descenso automáticamente y generalmente (pero no siempre) pueden escapar de la condición peligrosa. [10]
Ver también
Referencias
- ^ a b Manual de vuelo de helicópteros, FAA-H-8083-21A (PDF) . Departamento de Transporte de EE. UU., FAA, Servicio de normas de vuelo. 2012. págs. 11-8-11-12, 11-17-11-20.
- ^ " Manual de entrenamiento de vuelo en helicóptero (TP 9982) - Ejercicio 26 - Anillo de vórtice " Transport Canada , 20 de mayo de 2010. Consultado: 13 de septiembre de 2014. Cita: Hay algunos pilotos desinformados que usan "asentarse con poder" para describir el anillo de vórtice, en De hecho, algunas publicaciones usan los términos indistintamente. La confusión se produce cuando se relacionan síntomas que no describen un verdadero anillo de vórtice, sino que describen un "asentamiento con energía insuficiente". Esto puede ocurrir cuando un piloto intenta detener un descenso rápido y de baja potencia solo para descubrir que no tiene suficiente potencia disponible para llevar el helicóptero a un aterrizaje en vuelo estacionario o sin estacionario sin exceder los límites del motor. Sin embargo, esta no es una situación de anillo de vórtice.
- ^ Capaccio, Tony (5 de mayo de 2011). "Helicóptero con sellos derribados por vórtice, no defectos mecánicos o disparos" . Bloomberg LP
- ^ Johnson, Wayne. Helicopter theory pp99 + 106, Courier Dover Publications , 1980. Consultado: 25 de febrero de 2012. ISBN 0-486-68230-7
- ^ a b Circular de asesoramiento (AC) 61-13B, Manual básico de helicópteros , Departamento de transporte de EE. UU., Administración federal de aviación. 1978
- ^ Tucker, Tim. "Volando a través del vórtice" . Rotor y ala . Aviación hoy . Consultado el 13 de febrero de 2016 .
- ^ Guía de entrenamiento de vuelo Robinson R22 / R44, Guía de maniobras R22, Estado del anillo de asentamiento con energía / Vortex, página 29, revisada: octubre de 2013
- ^ "Claude Vuichard y Tim Tucker cuentan la historia detrás de la técnica Vuichard" . Vertical Mag . 29 de abril de 2021. Archivado desde el original el 29 de abril de 2021.
- ^ http://scs-europe.net/conf/ecms2007/ecms2007-cd/ecms2007/ecms2007%20pdf/ese_0121.pdf
- ^ "Quadcopter" Wobble of Death ": Recuperación y evitación de VRS" . YouTube . Consultado el 21 de septiembre de 2014 .
enlaces externos
- Cálculos de estela de vórtice libre de rotores de helicóptero y rotores de inclinación en funcionamiento y en transición a través del estado del anillo de vórtice
- Disipando el mito del archivo MV-22
- Anillo de vórtice en SKYbrary
- Técnica de recuperación de Vuichard: cómo escapar de un estado de anillo de vórtice