Las estelas de helicópteros merecen un amplio espacio, parte 2

Aug 28, 2023

La dinámica de fluidos computacional realizada por el Centro de Investigación Ames de la NASA ilustra la variación en los vórtices causados ​​por el avance y retroceso de las palas del rotor.

En el pasado, la FAA llevó a cabo un programa integral de pruebas de vuelo para comprender mejor el riesgo de una aeronave de ala fija que vuela inadvertidamente en la estela de un helicóptero.

En las pruebas se utilizó una variedad de tamaños de helicópteros. Los investigadores volaron un UH-1H de la Guardia Nacional del Ejército, un S-76A perteneciente a la propia FAA, un UH-60 Black Hawk del Ejército, un Super Stallion Sikorsky CH-53E del Cuerpo de Infantería de Marina y un Chinook del Boeing CH-47D del Ejército. Para los aviones de ala fija, la agencia utilizó un Beechcraft T-34C y un Bellanca 8KCAB Super Decathlon para sondear las estelas de los helicópteros. (Véase: Tymczyszyn, Biehl y Teager, "Flight Test Investigation of the Wake Vortices Generated by Rotorcraft", en Proceedings of the Aircraft Wake Vortices Conference, Washington, DC, 29-31 de octubre de 1991).

Hay varias formas de encontrar un vórtice, y el programa de prueba de la FAA las dividió en encuentros paralelos y cruzados. Un encuentro paralelo es el más obvio y ocurre cuando el avión que lo sigue vuela aproximadamente en la misma dirección (detrás y debajo) del avión que lo genera. Un encuentro cruzado ocurre cuando vuelas a través del vórtice de estela en un ángulo grande. Los helicópteros tienden a volar directamente a la rampa, sin necesidad de seguir un patrón de tráfico como lo hacen los aviones de ala fija. Por lo tanto, es muy probable que en muchas ocasiones crucemos la trayectoria de un helicóptero, especialmente cuando nos acercamos al patrón de tráfico.

Los pilotos de prueba de la FAA entraron en los vórtices de estela del helicóptero durante encuentros paralelos volando por encima, por debajo, a la izquierda y a la derecha del vórtice. En general, a distancias de separación pequeñas, la aeronave de ala fija experimentó fuertes excursiones de cabeceo y/o guiñada cuando el helicóptero volaba a velocidades más bajas. Los encuentros a corta distancia resultaron en una pérdida temporal de control. Tenga en cuenta que esta es una reacción diferente de los encuentros de estela de los aviones, que predominantemente inducen un movimiento de balanceo. A distancias de separación más grandes, las alteraciones tendían a ser más pronunciadas cuando el helicóptero volaba a velocidades aerodinámicas más altas. El vórtice creado por la pala que avanza generalmente genera excursiones de balanceo y guiñada más abruptas que el vórtice de la pala que retrocede. Durante los encuentros paralelos, la aeronave que iba detrás experimentó bruscas excursiones de balanceo, guiñada o cabeceo.

Pesos y Velas El UH-60 tiene un peso máximo de despegue (MTOW) de 20,250 lb y cuatro palas de rotor, con un diámetro de rotor de poco más de 53 pies. El T-34C experimentó ángulos de alabeo de 45 grados. a distancias de una milla detrás de un UH-60 volando a 70-80 nudos. La turbulencia se caracterizó como "chuletas duras". Los ángulos de alabeo alterado aumentaron a casi 75-90 grados. ya que la distancia de separación se redujo a media milla.

La severidad de las excursiones en el T-34C aumentó a medida que el UH-60 se redujo a velocidades de aproximación. El T-34C se rodó más allá de 90 grados. cuando voló una milla detrás del UH-60. Cuando el T-34C voló media milla detrás del UH-60, rodó más de 180 grados. de banco

La serie UH-1 Huey introducida en la década de 1960 sigue siendo muy común como avión de extinción de incendios y heli-registro. El UH-1H utilizado para la prueba de la FAA tenía un MTOW de 9500 lb y dos palas de rotor con 44 pies. diámetro. A distancias de 0,3 a 0,5 nm, el T-34C experimentó balanceos de 30 a 75 grados. Sin embargo, varios de los puntos de prueba causaron excursiones de balanceo mucho más pronunciadas y provocaron pérdida de control y giros.

Fácilmente reconocido por su configuración de rotor en tándem, el CH-47D Chinook del Ejército es un helicóptero de carga pesada. Su MTOW es de 50,000 lb., con 60 pies. diámetro del rotor. Como era de esperar, el vórtice detrás del CH-47D de dos rotores es fuerte. A distancias de menos de 0,8 millas, las excursiones de balanceo variaron de 90 a 210 grados. de banco y muchos resultaron en pérdida de control y giros.

El Sikorsky CH-53E es incluso más grande que el Chinook. Tiene un MTOW de 69,750 lb y un rotor principal de siete palas con 79 pies. diámetro. El CH-53E también produjo fuertes excursiones de balanceo. Aproximadamente a una milla de separación, el avión que se arrastraba rodó más de 90 grados. A media milla, el avión de cola se inclinó a casi 180 grados. y también giros experimentados.

Varias de las pruebas de vuelo en el Super Decathlon se abandonaron detrás del CH-53E cuando el Decathlon experimentó una sacudida inesperada en las alas. Los vórtices de las palas del rotor individuales crearon vibraciones potencialmente destructivas que provocaron el cese inmediato del punto de prueba debido a la preocupación de excitar un modo de aleteo catastrófico.

Helicópteros de vuelo nocturno

Un subconjunto interesante de eventos de estela turbulenta en la base de datos del Sistema de Informes de Seguridad de la Aviación (ASRS) de la NASA involucró aviones ligeros que sin darse cuenta volaron hacia la estela turbulenta generada por helicópteros militares durante operaciones nocturnas en aeropuertos de uso conjunto.

Las gafas de visión nocturna permiten a los pilotos de helicópteros realizar sus misiones de noche. Es una forma de vuelo muy singular y muy exigente que requiere equipo especializado, entrenamiento y competencia. Esto requiere operar sin luces externas en el helicóptero. Las narrativas de ASRS indicaron que los pilotos de ala fija no estaban al tanto de los helicópteros sin iluminación que realizaban operaciones en el ambiente oscuro del aeropuerto. Recuerde que los vórtices de estela se desplazan con el viento, y los helicópteros prefieren aterrizar y despegar de cara al viento. Es común que un helicóptero aterrice y despegue contra el viento de la zona de aterrizaje de la pista. Una ligera componente de viento cruzado en el viento puede hacer que el vórtice del helicóptero se desplace fácilmente hacia la pista.

Dado que los vórtices de estela de un helicóptero lento son fuertes y crean un volumen de peligro mayor, nos convendría evitar volar cerca de helicópteros que vuelan lentamente. Desafortunadamente, lo más probable es que nos encontremos con helicópteros que vuelan lentamente cuando volamos lento y en el patrón de tráfico del aeropuerto.

Es aconsejable evitar el riesgo único de los vórtices de estela de helicóptero. Las estelas de helicópteros merecen precaución y un amplio margen.

Las estelas de los helicópteros merecen un espacio amplio, Parte 1: https://aviationweek.com/business-aviation/safety-ops-regulation/helico…