¿Por qué un helicóptero subiría en espiral?

Justo estaba viendo el especial navideño de Toy Stories de James May's Flight Club * , y en él comentó que el helicóptero estaba haciendo un ascenso en espiral a 8,000'. ¿Por qué el piloto se movería en espiral, y no simplemente iría directamente hacia arriba?

* Una serie excelente si eres un niño grande que disfruta de los juguetes, y como un montón de pilotos de GA, ¡creo que cubre a la mayoría de ti!

Respuestas (3)

Un helicóptero alcanzará su mejor régimen de ascenso a una velocidad de avance moderada. Escalar en espiral ayuda a tener velocidad de avance en lo que es esencialmente una escalada vertical.

En un vuelo estacionario, todo el flujo de aire disponible para la creación de sustentación debe ser generado por la rotación del rotor principal. Esto significa que una pequeña cantidad de aire debe acelerarse mucho. Si el helicóptero aumenta la velocidad de avance, puede lograr un mayor flujo másico a través del rotor y ahora se necesita menos aceleración para lograr la misma sustentación. Esto mejora la eficiencia de la creación de ascensores. Si el helicóptero va más rápido que su velocidad máxima de ascenso, la resistencia aerodinámica crece demasiado y reduce la eficiencia nuevamente.

La diferencia puede ser dramática: a continuación se muestra un gráfico de la velocidad frente a la altitud de un helicóptero genérico y un avión turbohélice en comparación con el rotor basculante V-22. Recuerde que la potencia disponible es aproximadamente proporcional a la densidad del aire, y puede empezar a ver cuánta más potencia hay disponible para ascender cuando el helicóptero vuela con una velocidad de avance moderada.

sobres de vuelo

Sobres de vuelo de un helicóptero genérico, un avión turbohélice y el rotor basculante V-22 ( fuente de la imagen ). Gracias a @mins por inspirarme a ampliar un poco la respuesta.

¿El aspecto de "espiral" de la escalada mencionada anteriormente agrega algo a la eficiencia, en lugar de escalar en línea recta? Parecería que habría una ligera pérdida de eficiencia ya que se está utilizando un poco del vector de sustentación para realizar el giro. (Obviamente, una pérdida mucho menos pronunciada en un banco de diez grados que en un banco de 45 grados).
@RalphJ: Una subida en línea recta probablemente sería más eficiente. Pero eso significa que el helicóptero no mantiene la posición geográfica.
¿Creería que se aplica lo mismo, con un cuarto de vuelta, a las hélices horizontales? En otras palabras, ¿mejoraría teóricamente la eficiencia de la hélice de un avión si se añadiera algún movimiento lateral al movimiento de avance del avión? Es cierto que no parece práctico, pero ¿sería en teoría más eficiente si las hélices se hicieran girar alrededor del fuselaje, haciendo una trayectoria en espiral por el aire?
¡@MarcvanLeeuwen suena como una oportunidad para una pregunta completamente nueva!
¿Qué tan grande puede ser el ascensor traslacional (en comparación con el ascensor flotante)?
@mins: compararía la altitud máxima de vuelo con la altitud máxima en vuelo estacionario. Normalmente, la altitud máxima es quizás el doble de la altitud de vuelo estacionario. Mira aquí un ejemplo. Tenga en cuenta que la sustentación es la misma en ambos casos (después de todo, el helicóptero es el mismo), pero la potencia requerida para crear esta sustentación disminuye en proporción a las densidades en las altitudes respectivas. Por lo tanto, se puede decir que la elevación máxima puede ser mayor ya que hay más potencia disponible, pero el aumento es menor que la relación de densidad.
¡Impresionante! Gracias.
@mins. No lo sé, y seguiré buscando referencias empíricas, pero el levantamiento traslacional es muy significativo. Es posible que no tenga suficiente potencia para elevarse a un vuelo estacionario estable (día caluroso, combustible lleno, un par de tipos fornidos en la cabina), pero puede arrastrarse por el suelo. A unos pocos nudos, alrededor de 7/8, la embarcación va ligera sobre patines/ruedas. Aproximadamente a 10-15 nudos, puede despegar y continuar en un ascenso seguro con un margen de potencia (varía según QNH y OAT). En otras palabras, solo puede volar con asistencia de elevación traslacional.
Es simulado y entrenado por el QFI que dice "no puede usar más de xx pulgadas de presión del colector o xx% de torque. Ahora vuele". Puede ocupar mucho espacio; a veces he necesitado unos 50 metros para hacer esto.

En la espiral, el helicóptero genera sustentación traslacional , que se suma a la sustentación generada por la corriente descendente del sistema de rotor, mejorando su capacidad de ascenso.

Mira mi pregunta aquí .

La razón por la que realicé una escalada en espiral es por las razones dadas anteriormente y un par más.

  1. La velocidad de avance es seguridad. En el caso de que el motor se apague, tener velocidad de avance le brinda muchas más opciones. Al escalar verticalmente, tienes mucho más cabeceo en las palas que en vuelo hacia adelante. Si el motor se para, las palas se ralentizarán muy rápidamente, lo que reducirá el tiempo disponible para que el piloto descargue el colectivo y entre en autorrotación. También está almacenando energía cinética, así como energía potencial, en el sistema y, por lo tanto, tiene más energía para jugar si el burro se queda quieto.

    En el R22 que estaba volando, probablemente tendría alrededor de un segundo para reaccionar correctamente en una subida vertical. Quizás 2-2.5 en vuelo hacia adelante.

  2. Quería mantenerme alejado del área de peligro ya que no tenía autorización y tenía opciones limitadas para volar alrededor de los lados. Me aseguré de no estar sobre ninguna casa y moví la espiral un par de veces para que mi huella de ruido no estuviera sobre el mismo lugar.

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