¿La capa límite de un helicóptero tiene diferentes propiedades causadas por la rotación? ¿Cómo afecta esto a la estabilidad del helicóptero?

Tiene razón, la rotación afecta la capa límite.

Normalmente, cuando un ala se acerca a su ángulo de ataque de pérdida , la capa límite se vuelve más gruesa y el flujo comienza a separarse cerca del borde de fuga. En un rotor giratorio o en una pala de hélice, la capa límite ralentizada experimentará una aceleración centrífuga, por lo que finalmente no se detendrá (como ocurre en caso de separación), sino que simplemente comenzará a fluir hacia la punta. Dado que la velocidad de la pala del rotor aumenta a medida que el flujo se mueve hacia la punta, la capa límite experimenta una aceleración de Coriolis adicional. Por lo tanto, la separación del flujo se retrasa en rotores y hélices en comparación con el caso bidimensional (por ejemplo, cuando la superficie aerodinámica del rotor se prueba en un túnel de viento).

Desde heli-air.net :

Los experimentos con rotores de helicópteros de Dwyer y McCroskey (1971) también sugieren efectos favorables en el desarrollo de la capa límite a lo largo de la envergadura, que tienden a retrasar el inicio de la separación del flujo a una sección de pala más alta AoA y, por lo tanto, sirven para aumentar el empuje máximo del rotor. sistema.

La estabilidad se ve afectada por otros efectos; aquí, las peculiaridades de una capa límite en un ala giratoria hacen poca diferencia más allá del ángulo de ataque de entrada en pérdida más alto.

La rotación de la pala tiene una gran cantidad de efectos en la capa límite de la pala: debido a la distribución de la velocidad, casi todos los efectos aerodinámicos se encuentran en diferentes radios.

Si observamos la distribución de la velocidad a la velocidad de avance, podemos ver de inmediato que la pala que se mueve hacia adelante tiene una punta de velocidad alta y la pala que se mueve hacia atrás tiene una región de flujo inverso. Así podemos observar:

• Una variación en el número de Reynolds desde muy bajo hasta alrededor de 10$^6$cerca de la punta. Por debajo de Re = 10$^5$los efectos de la capa límite son principalmente laminares, por encima de 10$^5$principalmente turbulento. Por lo tanto, podemos encontrar burbujas de separación en diferentes longitudes de cuerda en función del radio de la sección del álabe y de la posición del álabe en el ciclo de rotación.

• Una variación en el número de Mach de cero a crítico. Las ondas de choque pueden aparecer en la pala que avanza y desaparecer de nuevo más tarde en el círculo de rotación. De Leishman:

  Si en algún punto durante este proceso la onda de choque se vuelve lo suficientemente fuerte, entonces el alto gradiente de presión adverso hará que la capa límite se separe causando una pérdida de sustentación y un aumento en la resistencia conocida como pérdida inducida por choque .

  La región de flujo inverso está fuera del centro; todavía produce sustentación a pesar de la condición inversa. El mach de punta alta puede causar la pérdida de sustentación o un rápido aumento de la resistencia, lo que resulta en un momento de balanceo o guiñada.

El momento de cabeceo de la pala también cambia continuamente a lo largo de la trayectoria de rotación. En general, el ajuste del helicóptero cambia mucho con la velocidad del aire y necesita un ajuste continuo, especialmente en la región de mayor velocidad. Estos efectos se compensan en parte con el aleteo de la pala: cuando se deja que aletee libremente como el ala de un pájaro, la pala delantera tiende a elevarse, lo que reduce el ángulo de ataque, y la pala que retrocede cae, lo que aumenta el AoA. Por lo tanto, este aleteo se ocupa de los momentos de balanceo, pero provoca variaciones de onda sinusoidal del flujo libre que golpea la pala. Y hay muchos de estos efectos de flujo de aire inestable:

Las respuestas de estabilidad del helicóptero a estos efectos varían. La rotación de las palas provoca una especie de promediación de los efectos y, por ejemplo, las oscilaciones del ángulo de ataque no provocan un comportamiento de pérdida inestable perceptible por los pilotos: después de todo, el rotor está conectado al fuselaje mediante una bisagra. El fuselaje seguirá al rotor, pero con un retraso de tiempo que equilibra aún más las respuestas.

Más información en Leishman, capítulos 7 y 8.