¿Qué métodos se utilizan para calcular la velocidad máxima del viento de despegue de un helicóptero?

Me gustaría calcular la velocidad máxima del viento en la que un helicóptero puede despegar y aterrizar con seguridad, suponiendo un entorno de viento teórico con dirección constante del viento y sin ráfagas.

Entiendo que la sustentación traslacional efectiva se genera al despegar contra el viento, lo que aumenta la velocidad de ascenso.

Sin embargo, me gustaría entender a qué velocidad del viento teóricamente ya no es posible despegar y aterrizar con el viento para un determinado RPM del rotor principal.

Algunos factores que he considerado incluyen:

  1. mientras el rotor principal gira a menos de las RPM de vuelo y no es rígido, puede entrar en contacto con el fuselaje.
  2. durante el despegue o el aterrizaje: si el vehículo debe inclinarse hacia adelante para compensar los vientos en contra extremadamente fuertes mientras está a centímetros del suelo, el rotor principal puede golpear el suelo

Si bien no es relevante para el entorno de viento teórico descrito anteriormente: si hay ráfagas, también he considerado:

  1. durante el despegue o el aterrizaje: mientras flota a pulgadas del suelo, un fuerte viento cruzado puede hacer rodar el vehículo por encima de un umbral que hace que el rotor principal golpee el suelo.

¿Qué métodos podría usar para calcular estos (y cualquier otro factor que no haya considerado) con precisión?

Puede incluir lo que cree que son los factores limitantes, en particular por qué cree que esto difiere de volar a alta velocidad.
¿Es su intención volar en un huracán? El problema con los límites de velocidad del viento es (típicamente) pasar de 0 RPM a RPM de vuelo a medida que el motor comienza a girar el rotor, antes de que la rigidez de las cargas CF se realice por completo. Las velocidades de transición del rotor pueden provocar un comportamiento inusual de las palas del rotor durante vientos fuertes y/o racheados, según la dirección del viento. Despegar y aterrizar es un problema menor porque siempre puedes apuntar hacia el viento. Lo que me deja con: ¿qué problema estás tratando de resolver con esta pregunta? Parece que nos falta algo. La pregunta no tiene sentido.
Por ejemplo, de lo que falta: ¿cuál es la velocidad aerodinámica más alta a la que puede volar su modelo de helicóptero? (Un R-22 tiene una velocidad máxima más baja que un S-92, por ejemplo)
Gracias @KorvinStarmast: no tengo ningún helicóptero en particular en mente (y no tengo un helicóptero), pero me gustaría comprender las matemáticas y la física que correlacionan la velocidad del rotor durante el arranque con los vientos máximos tolerables. No pretendo que ningún piloto vuele con vientos huracanados. Sin embargo, si en cambio el vehículo fuera automatizado, me gustaría saber qué helicópteros serían teóricamente capaces de volar con vientos huracanados. Debido a que la velocidad del viento de despegue es un factor limitante mayor que los vientos fuertes durante el vuelo, estoy preguntando acerca de los límites teóricos de la velocidad del viento de despegue.
@ManuH: posiblemente 1) durante el despegue: mientras el rotor principal gira a menos de las RPM de vuelo y no es rígido, puede entrar en contacto con el fuselaje. 2) durante el despegue o el aterrizaje: si el vehículo debe cabecear hacia adelante para compensar los vientos en contra extremadamente fuertes mientras está a pulgadas del suelo, el rotor principal puede golpear el suelo 3) durante el despegue o el aterrizaje: mientras flota a pulgadas del suelo, un fuerte viento cruzado puede hacer rodar el vehículo por encima de un umbral que hace que el rotor principal golpee el suelo. ¿Conoce métodos para calcular estos factores con precisión?
@max, debe incluir esa información en la descripción de la pregunta.
Max, parece que no has investigado lo suficiente durante el despegue: mientras el rotor principal gira a menos de las RPM de vuelo Eso no es correcto. Los helicópteros pasan de motores apagados a RPM de vuelo antes de despegar. Llegas a RPM de vuelo, luego dejas el suelo.
@KorvinStarmast, mis disculpas, "durante el despegue" es superfluo (e incorrecto) para la declaración central, que podría comenzar con "mientras el rotor principal gira a menos de RPM de vuelo...". Me refería a la secuencia más amplia de eventos de despegue, en comparación con el aterrizaje, y comprendo que el rotor principal debe alcanzar las RPM de vuelo antes de que el vehículo abandone el suelo.
@ManuH Originalmente no incluí mis conjeturas para evitar posibles respuestas sesgadas, pero ahora edité la descripción de la pregunta para incluirlas.
@max, incluido su estado actual de investigación, nos ayuda a adaptar las respuestas y, si es necesario, lo ayuda a traer nuevos elementos para precisar su pregunta.
"durante el despegue o el aterrizaje: si el vehículo debe inclinarse hacia adelante para compensar los vientos en contra extremadamente fuertes mientras está a centímetros del suelo, el rotor principal puede golpear el suelo" ¿Por qué el helicóptero tendría que inclinarse hacia adelante? Por lo general, simplemente lanzaría el disco de la cuchilla hacia adelante y no hay forma de que entre en contacto con el suelo (a menos que esté contra una colina)...
@RonBeyer: la cita decía "a centímetros del suelo", no mientras aún está en el suelo. ¿No hay una tendencia a que el fuselaje se incline junto con el disco del rotor? Consulte, por ejemplo, los conceptos en esta respuesta relacionada: Aviation.stackexchange.com/a/38904/34686 . Me parece que, de hecho, habría cierta velocidad del viento por encima de la cual un helicóptero no podría flotar a centímetros del suelo sin que el disco del rotor golpee el suelo.
@max Supongo que en realidad, en el momento en que el viento es lo suficientemente fuerte como para que, incluso si fuera 100% constante, el despegue sería teóricamente imposible por cualquiera de las razones que sugiere, cualquier viento del mundo real implicaría tan tantas ráfagas que nadie en su sano juicio consideraría siquiera despegar o aterrizar. Sin embargo, puede que no siempre sea cierto, por ejemplo, en el aire marino estable sobre el agua fría del océano, como el que se puede encontrar en el lugar de aterrizaje de una plataforma petrolera. Solo un pensamiento. Buenas preguntas, aunque en mi opinión. ¿Quizás podría mejorarse especificando un viento constante completamente libre de ráfagas?
Max, ¿alguna vez has volado un helicóptero? Si tuviera que volar directamente con un viento de frente de 70 nudos, estaría casi al mismo nivel que el suelo, en cuanto a la actitud de cabeceo, en los cinco modelos de helicópteros que puedo pensar en la parte superior de mi cabeza. Aterrizar no sería ningún problema. Lo más difícil sería tratar de hacer giros de pedal o vuelo lateral. La mayoría de los helicópteros con los que estoy familiarizado no se manejarían tan bien o nada. Y luego, cuando apagábamos los motores y los rotores se ralentizaban, miraba mi manual y las limitaciones que contenía y me preguntaba "¿qué pasa después?" ya que estaría fuera de los límites.
Gracias @quietflyer: actualicé la descripción de la pregunta para aclarar un entorno de viento teórico sin ráfagas.

Respuestas (1)

La respuesta simple (y probablemente insatisfactoria) sería:

El viento de frente máximo en el que puede aterrizar un helicóptero será algo menor que la velocidad operativa máxima indicada.

Volar a Vmo con un viento en contra de igual velocidad debería conducir a una velocidad estacionaria relativa al suelo. En teoría, el avión podría descender suavemente hasta el suelo de esta manera (aunque ciertamente no lo intentaría). El problema es que la mayoría de los helicópteros estarán en una actitud muy adelantada en este punto y es posible que los patines o el tren de aterrizaje no estén en la orientación adecuada para poner la aeronave en tierra de manera segura. Esto variará de un modelo a otro y deberá probarse caso por caso.

Cabe señalar que aterrizar y apagar el motor son dos problemas distintos. Muchos helicópteros tienen una velocidad máxima del viento para el arranque/parada, como este BK117 que tiene un límite de 50 nudos en su POH.

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