Tutti gli elicotteri possono librarsi e quanto tempo occorre per “ fermarsi ”?

Come notato in unaltra risposta, tutti gli elicotteri può librarsi, ma un cosiddetto “high hover” (fuori effetto suolo o soprattutto ad altitudine operativa) è una manovra più difficile, che richiede più potenza di un volo stazionario ed è più difficile da mantenere (perché i punti di riferimento sono molto più lontani ).

Gli elicotteri generano più portanza per la stessa potenza quando sono in volo in avanti e la transizione da avanti a hover richiede una combinazione ben controllata di aggiunta di potenza, regolazione collettivo e manovra ciclico (su entrambi gli assi) e controlli anti-rotazione – il che significa che è molto più difficile che semplicemente volare in avanti a bassa velocità. In generale, una volta in alto e volando in avanti, è molto più facile continuare il volo in avanti (è anche più sicuro, poiché in caso di guasto, lautorotazione funziona meglio se si ha già una certa velocità di avanzamento).

Il passaggio del mouse sugli strumenti è ancora più difficile di un hover alto, quindi se la visibilità è un problema, in genere è molto meglio continuare il volo in avanti che tentare un hover alto.

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• Questo deve essere il punto che non ‘ per ottenere: ” Gli elicotteri generano di più sollevamento per la stessa potenza durante il volo in avanti “. Da quanto mi risulta, per andare avanti, lelicottero è un po ” inclinato in avanti ” (naso in giù) e che ciò che era il sollevamento verticale è ora suddiviso in un componente (più piccolo) verso lalto e un componente anteriore. In che modo viene generato più sollevamento in questa situazione? È il flusso daria da il movimento in avanti che aggiunge ” al flusso daria dal movimento di rotazione e quindi genera più portanza?
• Il modo in cui ‘ lho visto in diagramma, ” lift traslazionale ” è dovuto allaumento del flusso daria attraverso il disco del rotore rispetto al passaggio del mouse . A differenza di un autogiro, questo flusso daria è dallalto verso il basso (perché il collettivo è positivo, dove un autogiro ha un passo negativo della pala per garantire che ruoti automaticamente), e più aria viene aggiunta alla condizione di hover, maggiore è la portanza generata (o il è necessaria meno potenza per lo stesso ascensore).
• Un elicottero in bilico opera nel proprio downwash, che riduce la portanza e richiede più potenza. Gli elicotteri durante le operazioni di soccorso in montagna spesso si schiantano quando si trovano in un volo stazionario ad alta quota ma non hanno la potenza per mantenerlo. (@jcaron)
• @jcaron un altro modo (semplificato) di vederlo è che il disco del rotore si comporta come unala: non consente il flusso daria orizzontale dal volo in avanti attraverso se stesso (almeno nel volo a motore ), quindi viene deviato e crea una portanza aggiuntiva, proprio come sarebbe se incontrasse unala a forma di disco. Ovviamente è un allungamento basso e unala inefficiente, ma funziona comunque.
• tecnicamente, le pale del rotore hanno un allungamento molto più alto di quasi tutte le ali (a parte forse quelle degli alianti).

Sì, tutti gli elicotteri possono librarsi, ma richiede:

• Più concentrazione per hover piuttosto che volare, perché gli elicotteri sono instabili in hover in beccheggio e rollio. La velocità relativa in avanti fornisce stabilità e far volare un elicottero con velocità relativa in avanti è paragonabile a volare su un aereo ad ala fissa, mentre il volo stazionario è paragonabile allo stare in piedi su una grande palla gonfiabile.
• Più potenza per librarsi che per volare con la velocità in avanti. Questo perché in hover, cè più resistenza indotta rispetto al volo in avanti. Il grafico sotto è tratto dalla risposta collegata e mostra il calo della potenza totale richiesta allaumentare della velocità da zero.

Per passare il mouse, la potenza disponibile deve essere maggiore della potenza richiesta. La potenza disponibile del motore si riduce con laumentare dellaltitudine a causa della diminuzione della densità dellaria, e questo si traduce in elicotteri che hanno un soffitto sospeso, dove la potenza disponibile è uguale alla potenza richiesta.

Leffetto suolo riduce la potenza richiesta, risultando in due hover soffitti, effetto suolo e effetto suolo esterno. Ma anche al di sotto del limite di hover dellOGE, è semplicemente più sicuro per un elicottero acquisire la velocità relativa in avanti poco dopo il decollo:

• Come affermato, volare a velocità lascia più carburante a bordo per la durata del viaggio richiesta .
• Mentre si è in hovering OGE, laltitudine deve essere mantenuta usando laltimetro, mentre linclinazione instabile e il rollio devono essere corretti. La concentrazione richiesta durante losservazione degli strumenti riduce la consapevolezza della situazione. Non è possibile mantenere lelicottero a livello utilizzando solo gli strumenti poiché la visione periferica non è coinvolta. Il punto in cui il vento porta lelicottero non può essere visto dagli strumenti, e sugli aerei ad ala fissa in volo è molto più difficile concentrarsi.
• Se non viene mantenuta laltitudine in hover OGE, cè la possibilità che lelicottero entri in vortex ring state , una situazione pericolosa in cui sprofonda nella propria scia del rotore. Lo stato dellanello vorticoso non esiste quando si vola in avanti.

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• Davvero non ‘ Non capisco perché lo stato dellanello vortex non ‘ si verifica sempre durante loperazione 0 IAS, e sospetto che lo faccia parzialmente. Mi rendo conto di avere il senno di poi 20/20 qui, ma averlo fatto allinterno di un eliporto recintato (ad esempio Bin laden ‘ s place) mi sembra del tutto ovvio.
• @ Harper-ReinstateMonica Il lato inferiore del disco del rotore spinge laria verso il basso, il lato superiore aspira laria allinterno. In una certa misura, anche senza tasso di caduta, cè un certo flusso inverso sulle punte delle pale che è evidente come una leggera perdita di portanza e aumento della resistenza. Leffetto di punta viene normalmente tenuto in considerazione quando si dimensionano motori e rotori, che vanno tutti a finire nello scarico se lelicottero affonda nel proprio downwash.
• ” il volo stazionario è paragonabile con in piedi sopra una grande palla gonfiabile ” – Perché non ci sono sistemi autonomi per mantenere il passaggio del mouse?
• I sistemi di hover automatico @aroth esistono, ma lo sono non molto diffuso nei progetti civili a causa del piccolo mercato, che causa unadozione piuttosto lenta della nuova tecnologia.
• @RussellMcMahon I ‘ lho sentito descritto da un pilota con licenza ad ala fissa che segue una lezione iniziale di transizione in elicottero come ” come pilotare un Cessna fuori assetto “. Maggiore è la velocità di avanzamento, maggiore è il rollio che devi correggere (portanza sbilanciata tra le pale in avanzamento e in ritirata), più potenza applichi più rotore di coda necessario e ‘ è ancora la costante giocoleria di acceleratore e collettivo per gestire laltitudine e lRPM, ma ‘ è ancora più facile che librarsi.

Quando si naviga in WX in un elicottero, spesso è meno carico di lavoro volare in orbita.Fornisce una prospettiva aggiuntiva e consente un facile movimento laterale durante il corso dellorbita. Riduce anche le modifiche alla configurazione e le possibili variazioni di potenza, poiché laereo può essere mantenuto in portanza traslazionale.

La navigazione in attesa IFR per elicotteri è essenzialmente identica agli aeroplani e le prese regolari su un incrocio o navaid sono assegnate ATC. Questo è a scopo informativo relativo alla questione OP, perché nellesempio lelicottero era VFR o SVFR e una stiva strumentale convenzionale non sarebbe stata utilizzata a meno che non fosse stata rilasciata unautorizzazione IFR. Librarsi in un punto senza alcun riferimento visivo non può essere facilmente realizzato. La maggior parte degli elicotteri non è attrezzata per una stiva totalmente IMC. Ad esempio, un piccolo movimento in linea con il longitudinale non può essere determinato con precisione con gli strumenti normalmente utilizzati per il volo IFR. Sebbene il GPS / IMS / FMS possa fornire tali informazioni, non è fatto convenzionalmente. In breve, un elicottero vola IFR come un aeroplano e si libra con riferimento visivo.

In sintesi, unorbita consente una migliore visibilità in tutte le direzioni e quindi una migliore consapevolezza della situazione, e non richiede un cambio di configurazione, e richiede meno potenza per unità di tempo se la velocità relativa è in un inviluppo ragionevole.

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• Solo una nota a margine, poiché non affronta direttamente la questione OP … Nel conflitto in Vietnam, era pratica comune prova a selezionare una LZ che fosse un po più grande, in modo che lelicottero potesse orbitare nelle immediate vicinanze della LZ e con maggiore protezione dal fuoco nemico. Il decollo di un volo di evacuazione (troppo) pesantemente carico sarebbe in effetto suolo e passerebbe abilmente al movimento in avanti, in modo che la portanza traslazionale aiutasse la salita. Naturalmente, ai piloti viene insegnato a non sovraccaricare mai i loro elicotteri …
• Per quanto riguarda il Vietnam e gli elicotteri a effetto suolo, consiglio vivamente il libro ” To The Limit “. Una cosa che ricordo da quel libro: gli elicotteri erano tristemente sottodimensionati per i compiti per i quali venivano usati!
• @sandos re Vietnam and choppers – Consiglio vivamente ” Chickenhawk “. Più divertente di ” MASH ” Più sanguinoso, più spaventoso, più che fa riflettere, più illuminante, più reale e più interessante di ” MASH ” Un racconto del mondo reale del terrore assoluto di pilotare un UH-1 ” Huey ” elicottero (NON un Cobra) in Vietnam.
• Ho diversi amici anziani che erano piloti di Huey e ho detto racconti di essere molto sovraccarico e incapace di lasciare la LZ se non in sollevamento traslazionale. Più tardi, ho imparato come poteva essere così, e poi ho capito quanto dovevano essere sovraccarichi. Quando si sono confrontati, hanno negato di essere mai stati sovraccarichi, solo una giornata calda e umida.

Quando un elicottero si libra, è fondamentalmente seduto nel suo stesso lavaggio. Spingendo laria verso il basso, crea una regione di bassa pressione sopra se stessa e unarea di alta pressione sotto di essa. Per rimanere in bilico, deve aspirare aria dallarea di bassa pressione e spingerlo nellalta pressione sono sotto di esso, il che richiede molta energia. Se invece vola in avanti, incontra aria fresca senza (tanto di) un differenziale di pressione per combattere.

La matematica su di esso : Supponi di avere un elicottero con una massa $ m_1 $ che rimane in volo per un po di tempo $ t $ . Se fosse solo in caduta libera, avrebbe acquisito una velocità di $ gt $ , per uno slancio di $ m_1gt $ . Quindi, affinché non acquisisca alcuna velocità verso il basso, deve in qualche modo perdere $ m_1gt $ di slancio. Quindi ha bisogno di una massa di reazione per trasferire quello slancio. Quella massa è aria. Se spinge laria con una massa $ m_2 $ verso il basso a velocità $ v_2 $ (cioè velocità di lavaggio), il lo slancio sarà $ m_2v_2 $ . Impostando $ m_1gt $ uguale a $ m_2v_2 $ , troviamo che $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . Lenergia di questaria sarà $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ o $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , che si riduce a $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Quindi più aria spinge verso il basso lelicottero, minore è la velocità di lavaggio e minore è lenergia utilizzata dallelicottero. Continuando a volare in avanti anziché librarsi, lelicottero incontra più aria, consentendo una velocità di lavaggio inferiore.

Questo è un fenomeno per tutti gli aerei più pesanti dellaria: più velocemente volano, più facile è produrre portanza.

Domanda 1: No, un S-76 può librarsi, ma è più dispendioso in termini di energia rispetto a una crociera economica. Aveva più senso girare in tondo e trattenerti in unarea anziché librarsi. In Inoltre, librarsi in quota può essere pericoloso in caso di guasto al motore o al rotore di coda e avere una certa velocità in avanti può aiutare a effettuare un atterraggio autorotativo, se necessario.

Domanda 2: Ciò che ha causato lincidente è speculativo fino a quando lNTSB non pubblicherà il suo rapporto. Non avremo una risposta definitiva fino ad allora. Sappiamo che lintero bacino di Los Angeles stava segnalando un cielo poco nuvoloso ed entrambi KBUR e KVNY stavano segnalando le condizioni meteorologiche IFR a livello locale. Lelicottero si tiene lontano dalla classe KBUR C finché non riceve una speciale autorizzazione VFR, quindi si dirige a nord-ovest, costeggiando i bordidella superficie KVNY Classe D, svoltando a sinistra per dirigersi a sud verso Calabasas e seguendo CA101 attraverso i canyon ad alta velocità, circa 120 KIAS . Una delle ultime interazioni dellATC è stata quella di dire allapproccio di SoCal che stava manovrando per evitare le nuvole. Non si sa esattamente quali siano i fattori che hanno portato allincidente a quel punto, anche se come pilota ho alcune teorie. Sembra che il pilota stesse volando in SVFR, ma con gli elicotteri la visibilità può arrivare a 800 m (1/2 miglio) per le operazioni SVFR. Essendo in uno stretto canyon con condizioni meteorologiche marginali e tentando di volare ad alta velocità, probabilmente non cerano molte opzioni rimaste se il canyon si fosse incastrato.

Un S-76 a pieno carico pesa a circa 11.000 libbre (5.000 kg) e navigando a 130 KIAS ci vorrà un bel po per fermarlo. Potrebbe essere al di là di quanto la visibilità quella giornata consentirebbe.

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• Rimossa unaltra speculazione dalla tua risposta. Per favore, non speculare sulle indagini in corso.

Non tutti possono librarsi indefinitamente.

Un elicottero dattacco MI-24 Hind dellera sovietica a pieno carico poteva rimanere sospeso solo per 15-20 secondi, prima i motori sono danneggiati dal sovraccarico.

Le agenzie di intelligence statunitensi si sono chieste perché gli Hinds sembravano sempre fare un decollo in corsa piuttosto che fermarsi in volo stazionario per decollare, finché non hanno messo le mani su uno e hanno scoperto che out.

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• Tuttavia, sarebbe molto sbagliato presumere che Mi 24 non sia in grado di eseguire tali manovre o anche di manovre a bassa velocità ancora più impegnative. Lo stress dovrebbe essere ” a pieno carico ” qui youtu.be/waHOJ5LaEvc?t=161 Il confronto del trasporto è grande in questo uccello e certamente non sarà completamente caricato con il personale trasportato e le loro attrezzature in un ruolo di attacco.

Come molti altri commentatori qui menzionati, è molto più facile e meno carico di lavoro per il pilota a volare in avanti rispetto al volo stazionario. Ci vuole anche più potenza dal motore per librarsi che per volare in avanti, e questo ha in gran parte a che fare con gli effetti sopra menzionati di dover tirare laria da sopra il rotore verso il basso. Questo mi fa risparmiare anche un po di benzina. Una cosa che non vedo menzionata qui è che è anche significativamente più sicuro volare in avanti che al passaggio del mouse, nel senso che cè un margine di errore molto più ampio nel volo in avanti rispetto a un hover, e farò uno sforzo per spiegare.

Gli elicotteri, in caso di avaria al motore, possono ruotare automaticamente. Questo significa fondamentalmente che stai “facendo planare” lelicottero (funziona come quei bastoni con unelica su di loro che fai girare tra le mani e volano un po ). La rotazione automatica mentre ci si sposta in avanti è molto più facile da fare ed è molto più delicata rispetto alla rotazione automatica in hover. Se effettuo la rotazione automatica in hover, devo prima convertire un po di altitudine in movimento in avanti, e una volta che lo faccio, posso “planare” verso il suolo. Quando mi avvicino al suolo, converto la velocità di avanzamento I. ora sono nel rotore, quindi fondamentalmente arrivo a un arresto e ad un atterraggio dolce. Cosa significa, in pratica? Significa che se mi muovo in avanti, posso ruotare automaticamente a qualsiasi quota. Posso ruotare automaticamente ovunque da unaltitudine di 20 piedi a 15000 piedi. Se sono in volo stazionario e devo ruotare automaticamente, probabilmente avrò bisogno di unaltitudine compresa tra 200 e 500 piedi per eseguire con successo la rotazione automatica e atterrare in sicurezza. Quando volo, mi trovo a mio agio a librarmi molto vicino al suolo (1-30 piedi) e mi trovo a mio agio a librarmi a 500 piedi +. Sono molto meno a mio agio (dal punto di vista della sicurezza) librandomi a 250 piedi rispetto a 1000 piedi.

TLDR;
Tendo a pensare al rotore che gira come a una “batteria”.Se il rotore smette di girare, non ho energia e cadrò dal cielo. Il rotore utilizza costantemente energia per farmi volare, e luso dellenergia del rotore lo rallenterà. Posso aggiungere più energia al rotore usando il motore, ma posso anche convertire sia il movimento in avanti che laltitudine in rotazione il rotore. Se perdo il motore, inizierò a scendere per mantenere il rotore in rotazione finché non mi avvicino al suolo. Ora non cè pranzo gratis, quindi quello che non posso fare è scambiare la mia altitudine con la velocità del rotore, e quindi usa esattamente la stessa energia per scambiare la velocità del mio rotore con larresto della caduta. Ha attrito, ecc., quindi colpirò il terreno MOLTO forte se lo faccio. Quello che posso fare, però, è anche andare avanti! ora sto andando avanti, e sto scambiando laltitudine per la velocità del rotore, che in pratica significa che sto cadendo lentamente (discendente). Quando mi avvicino al suolo, posso rallentare il movimento in avanti dellelicottero e convertire anche lenergia in avanti in velocità del rotore! Ciò significa che posso smettere di muovermi in avanti e, di conseguenza, avere un atterraggio molto morbido. Ecco perché io non può ruotare facilmente da un passaggio del mouse. Per prima cosa, devo convertire parte della mia altitudine in avanzamento e solo allora rallentare la discesa man mano che mi avvicino al suolo. Quindi converto quel movimento in avanti per rendere il mio atterraggio piacevole e delicato. La conversione di quellaltitudine in movimento in avanti mi richiederà circa 200-400 piedi, motivo per cui ai piloti di elicotteri non piace librarsi a bassa quota.
END TLDR;

Tutti gli elicotteri possono librarsi. Questo è il vantaggio principale di quel tipo di velivolo rispetto allautogiro. Quasi tutti gli aeromobili ad ala rotante sono oggi elicotteri, con solo un numero relativamente piccolo di autogiri ancora in giro. Gli autogiri più avanzati degli anni 30, prima che esistessero gli elicotteri, erano in grado di decollare e atterrare verticalmente, ma non potevano librarsi.

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• Non tutti gli elicotteri possono librarsi fuori dalleffetto suolo a tutti i pesi. Il peso massimo per il decollo & per operare in sicurezza potrebbe essere ben al di sopra del peso massimo per librarsi fuori dalleffetto suolo. Il volo stazionario con effetto suolo richiede una potenza considerevolmente inferiore rispetto allo stazionamento con effetto suolo.
• In effetto suolo o meno, il volo stazionario è una caratteristica distintiva degli elicotteri. Nessun autogiro può librarsi, anche con effetto suolo …

Alcune informazioni interessanti che mi sono state fornite da un pilota di elicotteri molto esperto oggi … cose che non sono ovvie …

In primo luogo, capire che un elicottero in hover ha zero stabilità naturale. A meno che il pilota non mantenga il controllo attivo e immediato su di esso, come nellutilizzo di riferimenti visivi, un elicottero in hover inizierà a cambiare assetto e velocità e accelererà quei cambiamenti fino a quando non si schianta. In modalità di volo in avanti, lelicottero ha la stabilità naturale di un aereo.

A basse velocità. , laereo avviserà il pilota con un avvisatore acustico di stallo che le caratteristiche di volo stanno per cambiare drasticamente. Gli elicotteri non informano il pilota quando lelicottero sta passando dal volo in avanti allo stazionamento. Spetta al pilota saperlo.

Questo è importante da tenere a mente, perché lS76 in questione era volato nella nebbia. Zero riferimenti visivi. Era anche entrato in una salita e perso velocità, abbastanza da dove sembra essere passato dal volo in avanti (dove ha la stabilità naturale di un aereo) al volo stazionario con stabilità zero.

Gli strumenti nella maggior parte dei commerciali gli elicotteri sono gli stessi di un aereo, e quindi utili solo se lelicottero ha una velocità di avanzamento sufficiente per essere in modalità di volo in avanti, cioè> 30 nodi per un aereo delle dimensioni e del peso dellS76. Non si può librare un elicottero con strumenti aerei, solo su strumenti. Non sono abbastanza precisi. Alcuni aerei militari dispongono di strumenti aggiuntivi che forniscono informazioni precise sullassetto e sullaccelerazione per consentire il volo stazionario con zero riferimenti visivi, tipicamente SAR o uccelli di operazioni speciali.

Quello che non sapevo fino ad oggi: un elicottero con strumenti stile aereo non può essere librato con successo in condizioni IMC solo su quegli strumenti. In assenza di riferimenti visivi o strumenti specifici per elicotteri, diventerà sempre più instabile e si schianterà. E fallo abbastanza velocemente, come entro 30 secondi.

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• Ho rimosso la grande sezione nel mezzo in cui speculi ancora su un incidente in fase di indagine. Per favore, non ‘ farlo. Il resto non risponde alla domanda posta.