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Aug 16, 2023

Despertar de helicóptero merece um amplo espaço, parte 2

A dinâmica de fluidos computacional realizada pelo NASA Ames Research Center ilustra

A dinâmica de fluidos computacional realizada pelo NASA Ames Research Center ilustra a variação nos vórtices causados ​​pelo avanço e recuo das pás do rotor.

No passado, a FAA conduziu um programa abrangente de testes de voo para entender melhor o risco para uma aeronave de asa fixa que voa inadvertidamente na esteira de um helicóptero.

Uma variedade de tamanhos de helicópteros foi usada no teste. Os investigadores pilotaram um UH-1H da Guarda Nacional do Exército, um S-76A das próprias FAA, um UH-60 Black Hawk do Exército, um Sikorsky CH-53E Super Stallion do Corpo de Fuzileiros Navais e um Boeing CH-47D Chinook do Exército. Para aeronaves de asa fixa, a agência usou um Beechcraft T-34C e um Bellanca 8KCAB Super Decathlon para sondar as esteiras do helicóptero. (Veja: Tymczyszyn, Biehl e Teager, "Flight Test Investigation of the Wake Vortices Generated by Rotorcraft", em Proceedings of the Aircraft Wake Vortices Conference, Washington, DC, 29-31 de outubro de 1991.)

Existem várias maneiras de encontrar um vórtice, e o programa de teste da FAA os dividiu em encontros paralelos e cruzados. Um encontro paralelo é o mais óbvio e ocorre quando a aeronave que segue está voando aproximadamente na mesma direção (atrás e abaixo) da aeronave geradora. Um encontro cross-track ocorre quando você voa através do vórtice em um grande ângulo. Helicópteros tendem a voar diretamente para a rampa, não precisando voar em um padrão de tráfego como fazem as aeronaves de asa fixa. Portanto, é muito provável que voemos na direção oposta à de um helicóptero em muitas ocasiões, especialmente perto do padrão de tráfego.

Os pilotos de teste da FAA entraram nos vórtices da esteira do helicóptero durante encontros paralelos voando acima, abaixo, à esquerda e à direita do vórtice. Em geral, em pequenas distâncias de separação, a aeronave de asa fixa experimentou fortes excursões de inclinação e/ou guinada quando o helicóptero estava voando em velocidades mais baixas. Encontros de curta distância resultaram em perda temporária de controle. Observe que esta é uma reação diferente dos encontros de esteira de aviões, que induzem predominantemente um movimento de rolamento. Em distâncias de separação maiores, os transtornos tendiam a ser mais pronunciados quando o helicóptero estava voando em velocidades mais altas. O vórtice criado pela pá que avança geralmente gera mais movimentos abruptos de rolagem e guinada do que o vórtice da pá que recua. Durante encontros paralelos, a aeronave em fuga experimentou rolagem abrupta, guinada ou excursões de arfagem.

Pesos e esteiras O UH-60 tem um peso máximo de decolagem (MTOW) de 20.250 libras e quatro pás de rotor, com um diâmetro de rotor de pouco mais de 53 pés. O T-34C experimentou ângulos de inclinação iguais a 45 graus. a distâncias de uma milha atrás de um UH-60 voando a 70-80 nós. A turbulência foi caracterizada como "cortes fortes". Os ângulos de inclinação lateral aumentaram para quase 75-90 graus. como a distância de separação foi reduzida para meia milha.

A gravidade das excursões no T-34C aumentou à medida que o UH-60 foi desacelerado para se aproximar das velocidades. O T-34C foi rolado além de 90 graus. quando voou uma milha atrás do UH-60. Quando o T-34C voou meia milha atrás do UH-60, ele rolou além de 180 graus. de banco.

A série UH-1 Huey introduzida na década de 1960 ainda é muito comum como uma aeronave de combate a incêndios e heli-logging. O UH-1H usado para o teste FAA tinha um MTOW de 9.500 libras e duas pás de rotor com 44 pés. diâmetro. Em distâncias de 0,3 a 0,5 milhas náuticas, o T-34C experimentou oscilações entre 30 e 75 graus. Vários dos pontos de teste causaram excursões de rolagem muito mais pronunciadas e levaram à perda de controle e giros, no entanto.

Facilmente reconhecido por sua configuração de rotor em tandem, o CH-47D Chinook do Exército é um helicóptero de carga pesada. Seu MTOW é de 50.000 lb., com 60 pés. diâmetro do rotor. Previsivelmente, o vórtice por trás do CH-47D de rotor duplo é forte. Em distâncias inferiores a 0,8 milhas, as excursões de rolagem variaram de 90 a 210 graus. de banco e muitos resultaram em perda de controle e giros.

O Sikorsky CH-53E é ainda maior que o Chinook. Ele tem um MTOW de 69.750 libras e um rotor principal de sete pás com 79 pés. diâmetro. O CH-53E também produziu fortes excursões de rolagem. Com aproximadamente uma milha de separação, a aeronave que o seguia rolou além de 90 graus. A meia milha, a aeronave que estava atrás foi rolada para quase 180 graus. e também giros experientes.