¿Algún helicóptero puede usar colectivo negativo para descender rápidamente?

En un helicóptero, el colectivo se usa para ajustar el ángulo de ataque de todas las palas del rotor principal en la misma dirección en la misma cantidad, lo que hace que la cantidad de sustentación generada aumente o disminuya simétricamente en todo el rotor principal, lo que, a su vez, , hace que el helicóptero ascienda o descienda. Si el colectivo se lleva completamente a cero, las palas del rotor principal se mueven a un ataque cero, sin generar sustentación (esto es útil cuando está en tierra).

Si es posible, el colectivo negativo haría que las palas del rotor principal se movieran a un paso negativo, lo que generaría una sustentación negativa y aceleraría el descenso del helicóptero. Esto permitiría un descenso muy rápido, lo que podría ser útil en determinadas circunstancias (por ejemplo, en combate). ¿ Pueden los helicópteros realmente hacer esto?

Si esto fuera posible, sería un modo potencial de falla del sistema de control. Eso sería malo.
¿Con qué frecuencia cree que podría necesitar o querer caer más rápido que 32 pies/seg al cuadrado? Descargar potencia y lanzar completamente hacia adelante es lo suficientemente agresivo, no puedo imaginar cuánto estrés podría poner en los rotores para pasar repentinamente a un tono negativo...

Respuestas (4)

Bueno, en realidad hay algunos helicópteros que pueden hacer esto, como el Westland Wasp y el Lynx. Pero en lo que a mí respecta, no se usa para aumentar la velocidad de descenso, sino para "chupar" el helicóptero pegado a las cubiertas de los barcos, que es como logran mantenerse estables en la cubierta después de aterrizar en mares agitados. Probablemente hayas visto algunos de esos videos en YouTube, si no, aquí hay uno bueno:

Lo que me pregunto sobre mí es si esto es algo normal para muchos "helicópteros navales", como el SH-60 Seahawk, o si es exclusivo de muy pocos aviones como los dos que mencioné anteriormente.

¡Ese aterrizaje es un caso convincente para el desarrollo de drones!
¡Ese video es un caso convincente para no ir al mar! Uf, que pocas ganas de experimentar eso...
@EarlGrey. los humanos parecen ser aún un poco mejores en el manejo de los controles que las computadoras.
@JanHudec sí :), no es el manejo humano lo que me preocupa (de hecho, estoy a favor de impulsar el desarrollo de drones, aún no hemos llegado), pero es el mar lo que me preocupa, puede barrer de repente el barco o el helicóptero y las vidas a bordo.
@JanHudec: Si un dron se estrella contra el mar o cae por la borda, gran problema. Si un helicóptero tripulado se estrella en el mar o se cae por la borda, prepare los botes salvavidas, llame al SAR y comience a pensar en lo que podría terminar escribiendo a los familiares más cercanos.

ingrese la descripción de la imagen aquíFuente de la foto

Empuje negativo, como para permitir que el helicóptero vuele boca abajo... pero no, el helicóptero acrobático Red Bull no realiza un vuelo invertido sostenido, sino que hace giros y giros que mantienen un n positivo.

Proporcionar colectivo negativo no es una característica de diseño en los helicópteros. Ray Prouty analiza brevemente el vuelo invertido sostenido en Helicopter Performance, Stability & Control, comentando sobre el recorrido colectivo adicional requerido para el paso colectivo negativo:

Ningún helicóptero real está equipado de esta manera, por dos razones. Primero, requeriría un sistema de control colectivo con el doble del recorrido normal... Segundo, perdería la importante característica de seguridad de tener el tope colectivo hacia abajo aproximadamente correspondiente a la posición correcta para la autorrotación.

Ante un corte de energía, el colectivo debe bajarse a la posición de autorrotación en un par de segundos, para evitar que el rotor pierda RPM. Con el tope inferior colectivo en la posición de autorrotación correcta, los perfiles de las palas deben conservar un ángulo de ataque positivo, como en la imagen de abajo de la muy buena descripción en este sitio .

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Parece que la configuración de autorrotación en el tope inferior colectivo es una característica de diseño mucho más importante que el empuje negativo. Lo que también doblaría las palas hacia el botalón de cola, con posibles resultados catastróficos.

Lo que describe para la autorrotación (las palas del rotor son succionadas hacia adelante por su propio impulso) requiere un perfil aerodinámico con arrastre inducido negativo, lo cual es físicamente imposible.
@Vikki Es una cuestión de equilibrio de par de la hoja. Difícil de visualizar, razonablemente descrito en el artículo vinculado.
La autorrotación de @Vikki es similar a deslizarse con alas fijas: el perfil aerodinámico tiene un tono ligeramente negativo en relación con el horizonte, por lo que produce empuje, pero debido a que está descendiendo, todavía tiene un ángulo de ataque ligeramente positivo, por lo que produce sustentación. La imagen está mal.

Durante una autorrotación, el colectivo se baja a su posición más baja y esto disminuye el ángulo de ataque (aoa) de las palas del rotor. Una vez que el helicóptero comienza su descenso, el perfil resultante hacia abajo y hacia adelante crea un aoa positivo para las palas. Mantener las RPM del rotor correctas (dentro de un rango muy estrecho) es crucial para detener el descenso y lograr un aterrizaje exitoso (propósito principal de una autorrotación). El piloto usa el control cíclico para ajustar el ángulo de descenso para mantener la velocidad aerodinámica de autorrotación y las RPM del rotor correctas. En el punto adecuado justo por encima de la superficie, el piloto elevará el colectivo aumentando así el aoa de las palas del rotor. Esto crea más sustentación y reduce rápidamente la velocidad de descenso (y las RPM del rotor) para lograr un movimiento hacia adelante mínimo y un aterrizaje suave.

Entonces, específicamente para su pregunta, un paso negativo de las palas del rotor (y aoa) probablemente causaría (en el caso de una autorrotación) que el helicóptero descendiera tal vez verticalmente y a una alta velocidad de descenso fuera de control.

No puedo visualizar este tipo de sistema de palas de rotor y nunca lo he visto.

Un helicóptero que aplicara carga aerodinámica a través de sus rotores caería más rápido que una roca que cayera a su lado. Retirarse de esa maniobra exigiría fuerzas de sustentación excesivas. Los helicópteros no están estresados ​​por su alta maniobrabilidad de la misma manera que algunas aeronaves, ya que las diversas fuerzas impuestas sobre las palas giratorias del rotor y los cojinetes del eje de transmisión exigirían un refuerzo excesivo y un peso adicional. Solo unos pocos pueden incluso hacer trucos de fiesta de baja gravedad, como giros de barril o bucles.

Además, estando en un estado efectivamente al revés, el helicóptero ya no tendría estabilidad pendular y se volvería dinámicamente inestable.

En autorrotación, el aire fluye hacia arriba a través del disco del rotor. No sé si algún diseño puede hacer que la incidencia de la hoja sea negativa con respecto al disco, pero incluso si pueden, la hoja seguirá teniendo un ángulo de ataque positivo al flujo de aire que se aproxima.

La estabilidad del péndulo es una falacia.
@Koyovis Solo en parte. Afecta la dinámica de vuelo, aunque no de la manera simplista que a menudo se supone. Por ejemplo, acelerar hacia delante tenderá a empujar el morro hacia arriba en lugar de hacia abajo.
Afecta la dinámica de vuelo. Haces una declaración sobre la estabilidad del péndulo, lo cual es una falacia.
@Koyovis La falacia está en su supuesto efecto. Si la estabilidad del péndulo fuera una falacia per se , a los aviones de ala fija con alas altas no se les daría anédrico para reducir su efecto excesivo. Este no es el lugar para una discusión más completa. Me has ofrecido tu comentario y te he contestado. Es suficiente.
El comentario está destinado a las ideas que pueden haberse perdido, para modificar la respuesta. No lo discutiré más, ya que la estabilidad de la velocidad de un rotor suspendido está claramente explicada.