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Vuelo Aprendizaje Helo (iii) - Teoria


amalahama

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Esta tercera parte va a ser un poco más aburrida pero yo creo que más didáctica que las anteriores. Efectivamente, una clase teórica tocho pero necesaria para poder proseguir en nuestro objetivo de conocer a la perfección estás máquinas y poder pilotarlas de forma correcta, segura y eficiente.

 

En esta ocasión, voy a comentaros un poco de una característica importantísima de cualquier helicóptero: su capacidad para mantenerse en estacionario. Es justo esta característica la que ha permitido a esta asquerosa máquina llegar a donde ha llegado y conquistar numerosos aspectos que la aviación aún se esfuerza por intentar rozar. En fin, después de esta introducción pasamos al lio:

 

El estacionario es una maniobra inherentemente inestable. Al helicóptero no le gusta estar parado e intentará por todos los medios salir de ese estado, poniéndonos las cosas complicadas. Es como si pusieramos una bola en equilibrio encima de una pirámide; cualquier minima rafaga de viento hará que está se caiga hacia uno de los lados.

 

Pues eso, como decía el estacionario es una maniobra inestable y por tanto, el estacionario puro y duro no existe. Es como eso de "volar recto y nivelado". Realmente, a mano, es muy complejo volar exactamente "recto y nivelado". El aire no es perfectamente homogeneo, existen turbulencias y vientos, el combustible se va gastando, la carga de pago (pasajeros) puden estar moviéndose... por eso definimos el vuelo "recto y nivelado" como cualquier tipo de trayectoria que se encuentre dentro de unos estrechos límites. Con el estacionario pasa algo parecido, en general el helicóptero no se "anclará" en una posición fija sino que iremos corrigiendo con pequeños controles la actitud de nuestro helicóptero para mantenernos orbitando dentro de un cierto punto en el espacio.

 

En general, los mecanismos automáticos como el autohover permiten anclar de una forma mucho más precisa un helicóptero, sobre todo porque las "mentes electrónicas" tienen constancia de las perturbaciones en actitud mucho antes que nosotros y son más rápidos actuando, con lo que prácticamente el hover (en buenas condiciones meteo) puede ser casi perfecto al ojo humano. Nosotros como seres imperfectos nos limitaremos a no separarnos mucho de un cierto punto marcado en el suelo.

 

En X-Plane aconsejaría prácticar el Hover con el Bell 206 que viene por defecto. Trae un variómetro (no todos los helis lo traen) con el que podremos observar si nuestro helicóptero no tiene ninguna velocidad vertical, aparte que, con la cabina 3D y con la ayuda del TrackIr, tendremos visibilidad suficiente. Segun el manual FAA, el Hover se recomienda siempre hacerlo manteniendo alguna marca visual en la distancia e intentando que se mantengan siempre en el mismo lugar. Sino puede ser complejo mantenerse en el mismo punto. Lo ideal sería hacer el hover a suficiente altitud (100 pies) y comenzar con una velocidad baja (menos de 50 nudos) para ir paulatinamente subiendo el morro hasta alcanzar el cero, ajustando siempre el colectivo para mantener altitud constante. En general el Hover es una de las maniobras más complicadas de un helicóptero (por no decir la más difícil) y puede requerir horas de prácticas.

 

Pero por qué es tan difícil?? A parte de la inestabilidad ya comentada, existen otros factores aerodinámicos/mecánicos frotándose las manos para putearnos nuestro estacionario:

VORTEX RING

 

VORTEXRING1.jpg

 

Denominamos Vortex Ring a un estado en el cual el helicóptero se ve introducido dentro de su mismo vórtice. Es un estado que realmente no es aplicable al estacionario puro, pero sí en descensos en estacionario.

 

La punta de pala del rotor de un helicóptero son un sumidero de sustentación. En general generan vórtices cuya misión es la generación de resistencia sin aportar sustentación. Aunque el diseño especial de punta de pala palia de forma más o menos buena este problema, es imposible resolverlo del todo, al igual que es imposible evitar la turbulencia de punta de ala de un avión, es algo que existe porque un ala/pala de rotor es un objeto 3D y no 2D, y por tanto existe un rebordeo de corriente justo en las puntas.

 

Estos vórtices son empujados hacia abajo por el rotor principal, con lo que deja de ser un problema en el momento en el que abandonan el plano del rotor. Pero en descensos abruptos puede ocurrir que las palas del rotor se vean atrapadas en los mismos vórtices que están generando. Una situación poco deseable cuya conscuencia es normalmente la incapacidad de las palas del rotor de generar sustentación por mucho colectivo que se meta y una caída sin control del aparato. Es una putada, por lo que siempre hay que controlar la velocidad de descenso cuando andemos a baja velocidad. A alta velocidad, los vórtices son empujados hacia detrás y este efecto deja de aparecer.

 

Como se puede ver en la figura siguiente, en un estado V-RING la sustentación disminuye de forma importante al estar la mayor parte de las palas dentro del mismo vórtice generado instantes antes.

 

VORTEXRING2.jpg

 

DESPLAZAMIENTO LATERAL

 

Es un efecto que se da siempre, pero que es mucho más notable en estacionario. El rotor de cola, para elimiar el par del rotor principal, crea un empuje con un cierto brazo para contrarrestarlo. Esto está muy bien pero tiene una consecuencia: Al generar una fuerza lateral, el helicóptero se desplazará como si impulsado por una hélice estuviera. Este desplazamiento habrá que evitarlo tirando de cíclico al lado contrario ligeramente. A alta velocidad no es tan importante puesto que esa fuerza en general es pequeña y suele ser de menor importancia que otras como las del viento o las aerodinámicas.

 

EFECTO PÉNDULO

 

Pendulo.jpg

 

Un efecto importante en estacionario, el helicóptero se comporta como si un centro de masas colgado de un punto (el rotor) se tratase. Con lo que, de forma natural, tenderá a oscilar como si de un péndulo se tratase. Es un efecto que habrá que paliarse con un manejo sutil de los controles, ya que demasiada potencia de mando puede hacer que nos salgamos del estacionario.

 

LTE

 

LTE (loss of tail effect) es una de las putadas más gordas que pueden pasarle a un piloto de un helicóptero. Describimos como LTE a una serie de circunstancias en las cuales se pierde el efecto benigno que imparte nuestro rotor de cola. Esta pérdida de efecto antipar puede deberse a diversas causas.

 

Por ejemplo, puede ocurrir que viento proyectado desde una cierta dirección "empuje" los vórtices generados por la punta de pala del rotor principal al rotor de cola. Éste se vería inverso en un aire "sucio", turbio y turbulento, donde las palas del rotor antipar no conseguiría "agarrar" la corriente y conseguir esa "sustentación" que permite frenar el par del rotor principal.

 

LTE1.jpg

 

También puede ocurrir que, por cierto viento lateral en la dirección opuesta a la del aire proyectado por el rotor antipar, o por una fuerte guiñada hacia el lado del arie proyectado, el rotor entre en un "Vortex Ring", es decir, que se trague los vórtices generados por el mismo, perdiendo efectividad tal y cómo lo hacia el rotor principal.

 

LTE3.jpg

 

En cualquier caso,el LTE es una putada que suele ocurrir a helicópteros en estacionario y que puede llevar perfectamente a un giro descontrolado del helicóptero y su posterior caída. Lo mejor es siempre ser consciente de por dónde van los vientos y evitar las maniobras bruscas en estacionario.

BLADE STALL

 

Un apunte sobre este efecto. Puede parecer que las pérdida de pala van a producirse a baja velocidad, ya que es algo que tenemos aprendido de los aviones, o al poner las palas a un AoA muy alto, es decir tirando mucho del colectivo. Nada más lejos, bueno puede producirse tirando mucho del colectivo pero en general partiremos antes el eje :xd: Aunque pueda parecer una inconsistencia, la pérdida de pala se produce a alta velocidad y es la causa de que los helicópteros estén límitados a 400Km/h máximo.

 

BLADESTALL2.jpg

 

Imaginemos un helicóptero moviéndose en horizontal. Aumentamos la velocidad a 150 Km/h. Mientras tanto, las RPM hace que en punta de pala, la velocidad sólo debido a las RPM sea de 400 Km/h. Cuando la pala avanza hacia la corriente, las velocidades se suman, con lo que la pala vé el aire a una velocidad de 650 Km/h.

 

Sin embargo, la pala en retroceso resta las velocidades, con lo que vería el aire a sólo 250 Km/h. El primer efecto de esto es que la sustentación generada no es simétrica; en un lado se genera más sustentación con otro, con lo que el helicóptero tendería continuamente a alabear. Este efecto sin embargo está controlado desde hace mucho por lo que se llama "flaping" del rotor; se coloca el rotor en diferente ángulo para el avance que para el retroceso con lo que al final la sustentación se iguala y todos contentos.

 

Pero llega un momento en el que la velocidad de avance es tal que casi iguala a la de punta de ala; el ángulo de ataque de la pala en retroceso aumenta y se produce la pérdida; en ese momento la pérdida de sustentación es súbita y sólo en un lado, ya que el otro ve el aire a mucha velocidad. Por eso, a alta velocidad los helicópteros pierden el control alabeando hacia un lado.

 

BLADESTALL.jpg

 

Sólo un apunte, no relacionado con el estacionario pero que me ha parecido interesante. Así que tened cuidado cuando queráis romper records mundiales de velocidad ;)

 

Decir que todas estas cosas están simuladas en X-Plane al dedillo, así que podeis prácticarlo y sentir cada efecto sin problemas ;). Como anexo, voy a comentar qué es lo que ocurre con el Ka-50, puesto que su configuración de rotor Coaxial evita mucho de estas indeseabilidades.

 

El Ka-50

 

Ka50_10.jpg

 

El BlackShark lleva un rotor coaxial. Esto hace que, de tirona, te quites todos los efectos debido al rotor de cola, como son el peligroso LTE y el puñetero Drift. Esto ya de principio hace el Ka-50 bastante fácil de volar.

 

Pero no todo queda ahí. El Ka-50 lleva incorporado un ordenador K-041 Rubikon de tomas de aire y navegación que, junto con el módulo PNK-800 Radian forman un poderoso sistema SAS (Stability Augmentation System) que facilita el control del aparato. No es un verdadero FBW, pero es un sistema que en general interviene en los mandos del piloto aplicando pequeñas correcciones para evitar las inestabilidades típicas del vuelo de un helicóptero. Esto hará de nuestros hovers una tarea sencilla y gratificante, importante porque la maniobra se usará de forma intensiva en numerosas tácticas típicas de combate de los helicópteros. Por supuesto, siempre podremos desactivar el sistema y volarlo a pelo ;). Por otro lado, el Ka-50 no dispone de AutoHover (al menos que yo sepa).

 

Aunque el sistema coaxial tiene algunos inconvenientes, como la necesidad de un uso cuidadoso del cíclico y pedales para evitar solapamientos entre los dos planos de los rotores coaxiales (y que los rotores salten por los aires por tanto), en general se puede decir que este sistema es muy superior y más sencillo a la hora del manejo que el sistema tradicional de rotor antipar.

 

En fin podeis consultar más sobre estos temas en el manual FAA de helis que pasó hace poco TZT y también está muy bien explicado, de forma amena y sencilla pero completa, en el manual original del Longbow 2.

 

Saludos!!!!

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Estos vórtices son empujados hacia abajo por el rotor principal, con lo que deja de ser un problema en el momento en el que abandonan el plano del rotor. Pero en descensos abruptos puede ocurrir que las palas del rotor se vean atrapadas en los mismos vórtices que están generando. Una situación poco deseable cuya conscuencia es normalmente la incapacidad de las palas del rotor de generar sustentación por mucho colectivo que se meta y una caída sin control del aparato. Es una putada, por lo que siempre hay que controlar la velocidad de descenso cuando andemos a baja velocidad. A alta velocidad, los vórtices son empujados hacia detrás y este efecto deja de aparecer.

 

Saludos!!!!

 

 

Esto me suena a lo que les pasó a los soldados españoles en Agfanistan, que se calleron con el Cougar, no?

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Respecto al LTE, no se habrás visto este post (autobombo :icon_mrgreen: ), pero tiene un enlace a un documento de esos de muchas páginas que sé que te encantará leer ;)

 

Joder pues fíjate que lo pensé, no me acordaba de por qué fué el accidente este del Rajoy, pero recordándolo me pareció un TME con todas sus letras,pero pasé de ponerlo como ejemplo porque no me acordaba si al final fue un problema mecánico o qué :D

 

Lo de los españoles en Afganistán no tiene pinta de ser un Vortex Ring pues iban a alta velocidad y alta cota. Yo no recuerdo tampoco qué fué lo que lo causó, ni tengo tiempo para buscarlo ahora mismo :icon_mrgreen: pero si tuviera que decir algo apostaría por un efecto suelo diferencial (estaban volando a baja altura sobre un terreno lleno de dunas, es probable que el efecto suelo hubiera potenciado ciertas partes del rotor y no otras en un instante determinado, promoviendo una pérdida de sustentación), o un Blade Stall (aunque no creo que fueran tan deprisa) o simplemente un mal golpe de viento que los mando al carajo.

 

Saludos!!!

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