Desempeño de vuelo estacionario en dinámica de helicóptero

Es posible que desee consultar la "figura de mérito". No es perfecto, pero es una métrica útil del rendimiento de desplazamiento. Una cifra de mérito de 0,8 se considera buena según algunas fuentes .

La cifra de mérito se define como la relación entre la potencia de vuelo estacionario ideal (para un empuje T dado, la densidad del aire$\rho$y el área del rotor A) a la potencia real requerida (P), es decir

$$F = \frac{ T \sqrt{ \frac{T}{2 \rho A} }}{P}$$

F=1 indica que un rotor es perfectamente eficiente; opera a potencia ideal. Si la potencia real es mayor, el rotor es menos eficiente, la figura de mérito disminuye.

Dado que los rotores reales y prácticos tienen palas con arrastre, flujo de entrada no uniforme, etc., tendrán F <1. Un rotor eficiente podría tener una F de hasta 0,8.

Para un helicóptero determinado, F puede cambiar según las condiciones de vuelo. Por ejemplo, al flotar más cerca del suelo, en efecto suelo (IGE), F será más grande/mejor. Además, F puede aumentar con el peso bruto (más pasajeros, carga). Esto se debe a que el empuje aumentará para contrarrestar el peso adicional, lo que significa que las palas funcionan con un mayor ángulo de ataque, por lo general con una mayor relación sustentación-resistencia (L/D).

Un error común que la gente comete con F es asociar valores altos con un buen diseño de helicóptero. Hay razones por las que una F baja puede ser mejor. Primero, un helicóptero con un rotor más grande y una F más pequeña puede requerir menos potencia que un helicóptero con un rotor más pequeño y una F más alta (con el mismo empuje). Esto se debe a que F no le otorgará puntos de bonificación por el rotor más grande, ya se ha descontado esa ventaja.

Además, un rotor de alta F puede ser menos capaz de volar a alta velocidad, maniobrabilidad u otras características deseables. Un rotor puede tener una F baja porque otros objetivos de diseño eran más importantes, por ejemplo, la velocidad máxima.

Para obtener más información, aquí hay algunas diapositivas del Prof. Sankar (ver diapositiva 45 ~ 20 min). También hay una buena discusión en este artículo sobre el rendimiento del helicóptero .