Vuelo en helicóptero: ¿Cuál es la razón de la disminución de la resistencia inducida con el aumento de la velocidad?

Como mencionó, el empuje del rotor principal debe soportar el peso del helicóptero en vuelo estacionario y también debe proporcionar una fuerza de propulsión para superar la resistencia en vuelo hacia adelante. Sin embargo, la resistencia inducida también es una función de cómo el aire es desviado hacia abajo por el rotor. La velocidad de esta desviación hacia abajo del aire en el rotor a menudo se denomina velocidad inducida. Esta velocidad inducida es una función no solo del empuje, sino también de la velocidad de avance del helicóptero, la velocidad de ascenso, la densidad del aire, la altura sobre el suelo (cuando está cerca del suelo disminuye, un fenómeno conocido como efecto suelo), etc.

Relevante para su pregunta es cómo disminuye la velocidad inducida a medida que el helicóptero pasa de un vuelo estacionario a una velocidad de avance moderada (aunque aumenta el empuje). En vuelo estacionario, el rotor está sentado en su estela con una gran velocidad inducida. Con cierta velocidad, el helicóptero se aleja de su estela, lo que resulta en una velocidad inducida más pequeña. Esta velocidad inducida más pequeña aumenta el ángulo del aire que ingresa a la pala y, por lo tanto, disminuye la resistencia inducida (e incluso la potencia total requerida).

De tu pregunta, que es perfectamente lógica, hay un aspecto que te lleva a una conclusión incorrecta. En un helicóptero, la resistencia inducida no aumenta con la velocidad, sino que se reduce. En un avión de ala fija, cuando el perfil aerodinámico viaja por el aire, inducirá un flujo hacia abajo, exactamente lo mismo sucede en un helicóptero. Imagínese estar en el aire, a medida que cada hoja gira, su flujo descendente se encuentra inmediatamente con la siguiente hoja. Como resultado, para crear un ángulo de ataque, el ángulo de cabeceo debe montarse mucho más alto que un avión convencional. Entonces, en el vuelo estacionario, este flujo inducido viaja directamente hacia abajo, el ángulo de ataque es alto y también el arrastre inducido. Ahora imagine que el helicóptero comienza a moverse hacia adelante. En el momento en que el disco se incline con el cíclico, se necesitará un ligero aumento adicional de potencia para mantener la altura. Pero poco después, el sistema del rotor comenzará a experimentar un flujo de aire por delante. Este flujo de aire horizontal modifica la dirección del flujo inducido y, al hacerlo, aumenta el ángulo de ataque (sin cambiar el paso aerodinámico). Este efecto continúa ocurriendo con un beneficio progresivo continuo hasta aproximadamente 65 nudos (para la mayoría de los helicópteros), que se considera como la velocidad de potencia mínima. Es comprensible que este efecto no continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero. el sistema del rotor comenzará a experimentar un flujo de aire desde adelante. Este flujo de aire horizontal modifica la dirección del flujo inducido y, al hacerlo, aumenta el ángulo de ataque (sin cambiar el paso aerodinámico). Este efecto continúa ocurriendo con un beneficio progresivo continuo hasta aproximadamente 65 nudos (para la mayoría de los helicópteros), que se considera como la velocidad de potencia mínima. Es comprensible que este efecto no continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. 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Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero. Este flujo de aire horizontal modifica la dirección del flujo inducido y, al hacerlo, aumenta el ángulo de ataque (sin cambiar el paso aerodinámico). Este efecto continúa ocurriendo con un beneficio progresivo continuo hasta aproximadamente 65 nudos (para la mayoría de los helicópteros), que se considera como la velocidad de potencia mínima. Es comprensible que este efecto no continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero. Este efecto continúa ocurriendo con un beneficio progresivo continuo hasta aproximadamente 65 nudos (para la mayoría de los helicópteros), que se considera como la velocidad de potencia mínima. Es comprensible que este efecto no continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero. 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Continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero. Continúe porque a medida que aumenta la velocidad de los helicópteros, también lo hace el arrastre parásito del fuselaje y el disco del rotor debe inclinarse progresivamente más hacia adelante para proporcionar un componente horizontal creciente del empuje total del rotor para equilibrar este arrastre parásito creciente. Entonces, a medida que la velocidad aumenta por encima de los 65 nudos, el arrastre parásito aumenta a V ^ 3 hasta la velocidad máxima del helicóptero.