¿Los helicópteros intentan despegar y aterrizar contra el viento?

En general, los helicópteros requieren menos potencia mientras vuelan hacia adelante (o hacia atrás) en comparación con el vuelo estacionario a medida que se produce la sustentación traslacional (de la sustentación traslacional efectiva, ETL). Aunque las palas proporcionan sustentación por rotación, la velocidad aerodinámica experimentada por las palas es diferente si hay viento. Por ejemplo, si hay viento en contra$v$, las palas que avanzan tendrán una velocidad aerodinámica de$r \omega + v$, mientras que la pala en retirada tendrá una velocidad aerodinámica de$r \omega - v$. Como la sustentación es proporcional al cuadrado de la velocidad del aire, las implicaciones son obvias.

Por esta razón, es preferible despegar contra el viento, en lugar de despegar verticalmente.

Tenga en cuenta que la potencia requerida es la misma para el viento de frente o de cola. Sin embargo, el aterrizaje (o despegue) con viento de cola tiene algunas desventajas desde el punto de vista de la estabilidad y la gestión de potencia que generalmente se desaconseja, como:

• En caso de aterrizar con viento de cola, es muy difícil abortar el aterrizaje y recuperar la velocidad de avance. Al pasar de una velocidad negativa a una velocidad de avance, inicialmente disminuye la velocidad del aire que experimenta el rotor principal, y la curva de potencia muestra un aumento inicial en la potencia requerida. A medida que el helicóptero acelera desde la velocidad (sobre el suelo) negativa, el sistema del rotor principal pierde sustentación traslacional antes de pasar a velocidad aerodinámica cero. Como resultado, la potencia requerida aumenta, lo que requiere una mayor aplicación del pedal y potencia del rotor de cola, precisamente cuando el requisito de potencia es alto.
• Si hay un corte de energía, se reducen las posibilidades de un aterrizaje seguro.
• Hay más riesgo de quedarse sin control direccional. En caso de que haya viento de cola, la cola vertical del helicóptero (y el fuselaje) pueden alinearse tratando de alinearse con el viento, lo que resulta en una guiñada no comandada. Si no se corrige con la entrada adecuada del pedal, esto puede conducir a la pérdida de control.
• En caso de aterrizaje, la posibilidad de condiciones de apagón o apagón es mayor en caso de viento de cola.

Moverse hacia adelante en el aire ayuda a que el helicóptero sea más eficiente, y no importa si ese movimiento proviene de flotar con viento en contra o de volar hacia adelante. Por la misma razón, un helicóptero ascenderá más rápido cuando vuele en espiral que cuando vaya en línea recta.

Técnicamente, volar hacia atrás o hacia los lados también mejorará la eficiencia del rotor, pero al revés, el helicóptero se volverá direccionalmente inestable. Mover el fuselaje hacia los lados creará mucha más resistencia, por lo que volar hacia adelante es la mejor opción.

Aquí hay algo de un documento de la FAA sobre el rendimiento de los helicópteros. https://www.faa.gov/regulations_policies/handbooks_manuals/aviation/helicopter_flying_handbook/media/hfh_ch07.pdf

Vientos

La dirección y la velocidad del viento también afectan el rendimiento de vuelo estacionario, despegue y ascenso. La elevación traslacional ocurre cada vez que hay un flujo de aire relativo sobre el disco del rotor. Esto ocurre ya sea que el flujo de aire relativo sea causado por el movimiento del helicóptero o por el viento. A medida que aumenta la velocidad del viento, aumenta la sustentación traslacional, lo que resulta en una menor necesidad de energía para flotar. La dirección del viento también es una consideración importante. Los vientos en contra son los más deseables ya que contribuyen al mayor aumento en el rendimiento. Los fuertes vientos cruzados y de cola pueden requerir el uso de más empuje del rotor de cola para mantener el control direccional. Este mayor empuje del rotor de cola absorbe potencia del motor, lo que significa que hay menos potencia disponible para el rotor principal para la producción de sustentación. Algunos helicópteros incluso tienen un acimut de viento crítico o un gráfico de viento relativo máximo seguro. Operar el helicóptero más allá de estos límites podría causar la pérdida de efectividad del rotor de cola. El rendimiento de despegue y ascenso se ve muy afectado por el viento. Al despegar con viento en contra, la sustentación traslacional efectiva se logra antes, lo que da como resultado una mayor sustentación y un ángulo de ascenso más pronunciado. Al despegar con viento de cola, se requiere más distancia para acelerar a través de la sustentación de traslación.

La elevación traslacional efectiva (ETL) es la elevación generada por el flujo de aire sobre el rotor y aumenta la efectividad del perfil aerodinámico en aproximadamente un 15 %. La ETL se genera a partir de unos 15 nudos de flujo de aire sobre el rotor.

Suponiendo que el helicóptero aterriza con el morro apuntando hacia el viento, un viento en contra disminuye la velocidad respecto al suelo a la que se genera ETL. Por lo tanto, un helicóptero que aterrice con un viento de 15 nudos puede mantener ETL todo el camino hasta el vuelo estacionario (cuando la velocidad respecto al suelo es cero).

Mantener ETL el mayor tiempo posible en el aterrizaje es importante por 2 razones diferentes:

1. requiere menos potencia para volar la aproximación, lo que aumenta el factor de seguridad en el caso de un motor y al aire, o en aterrizajes de alta densidad de altitud o de alto peso bruto, el requisito de realizar un aterrizaje corrido

2. al mantener ETL, no hay posibilidad de entrar en un estado de vórtice de anillo , que es casi irrecuperable cerca del suelo, especialmente en aproximaciones empinadas