¿Puede un helicóptero operar continuamente en un entorno pequeño, cerrado y sellado?

Un helicóptero desarrolla sustentación acelerando el aire hacia abajo a través de sus rotores. Esto depende de que el aire sobre los rotores sea lo suficientemente lento para que los rotores aceleren ese aire lo suficiente como para proporcionar suficiente sustentación. Al flotar en aire en calma, el aire entrante tiene velocidad cero en relación con el helicóptero. Si bien, por supuesto, el aire se conserva, en un gran volumen de aire, la corriente descendente puede difundirse mucho más, y gran parte de ella no vuelve a circular inmediatamente por encima del helicóptero.

Si el helicóptero estuviera encerrado en una esfera, cuanto más pequeña sea la esfera, menos aire podrá difundirse. La corriente descendente circularía de regreso a la parte superior de la esfera, donde los rotores tomarían ese aire nuevamente. Los rotores serían menos efectivos para acelerar el aire que ingresa con una velocidad significativa, al igual que una hélice desarrolla menos empuje al aumentar la velocidad de avance. El vuelo estacionario exitoso dependería de que el helicóptero sea capaz de desarrollar sustentación a una velocidad de circulación en la que el aire pueda reducir la velocidad lo suficiente como para que los rotores sean efectivos.

Esto parece un experimento lo suficientemente manejable como para que alguien pueda probarlo en casa...

Un peligro grave para el vuelo en helicóptero es volar en un estado de anillo de vórtice , lo que provoca una pérdida.

Esencialmente, el helicóptero desciende a su propia corriente descendente. Cuando surge la condición, aumentar la potencia del rotor simplemente alimenta el movimiento de vórtice sin generar sustentación adicional

Varios helicópteros se han estrellado como resultado.

Este estado se establecería muy rápidamente para un helicóptero en un contenedor confinado.

Los modelos de helicópteros de interior no podrían volar si la respuesta fuera no.

Por supuesto que puede, pero el recinto debe ser lo suficientemente grande o pequeño para evitar que se desarrolle un vórtice toroidal alrededor del rotor. Para resumir mi respuesta, tres condiciones lo hacen posible:

1. Un recinto muy grande que permite suficiente velocidad de avance para que el helicóptero nunca vuele en su propia estela,
2. un techo muy bajo o
3. un recinto muy estrecho.

El caso 1 es trivial, así que me detengo aquí en el caso 2: si ha volado un modelo de helicóptero de interior, probablemente sepa que no es aconsejable acercarse demasiado al techo: el helicóptero se volverá inestable y será absorbido por él. . Esto es causado por el efecto suelo (o mejor efecto techo en este caso): La eficiencia de las palas aumenta cuanto más cerca están de una superficie horizontal y el helicóptero necesita menos torque para la misma sustentación. Una vez que la cabeza del rotor toca el techo, debe cortar la energía casi a cero para liberarla nuevamente. Ahora se puede usar el mismo efecto para volar en el espacio restringido porque evitará que se desarrolle el vórtice toroidal del estado del anillo de vórtice .

Ahora la explicación del caso 3: si insiste en no tocar ninguna superficie, el vórtice pronto se desarrollará y reducirá la sustentación. El tiempo que puede flotar depende del volumen de aire, y hay un mínimo cuando el diámetro del recinto es aproximadamente el doble del diámetro del rotor. Una vez que el diámetro se vuelve más pequeño, el vórtice se inhibirá nuevamente, y cuando el recinto sea lo suficientemente pequeño, el rotor se verá como un ventilador en un conducto. Ahora, nuevamente, se necesita menos energía para la sustentación, solo la suficiente para mantener la diferencia de presión necesaria a través del disco del rotor.

Debo agregar que esta solución funcionará mejor con un rotor coaxial y sin cola que sobresalga en un extremo.

En la película 1982 Deadly Encounter, si mi memoria no me falla, hay una escena en la que un Hugh 500 vuela dentro de un gran hangar. No CGI en el '82, no crea que se usaron efectos especiales, por lo que sí es posible el vuelo en interiores. Mi pensamiento es que el aire acelerado sobre los rotores se equilibraría de alguna manera por el efecto suelo.