Blog

Mar 31, 2023

Las estelas de helicópteros merecen un amplio espacio, parte 1

Cuando la corriente descendente del rotor golpea la superficie del suelo, la circulación del vórtice es hacia afuera,

Cuando la corriente descendente del rotor toca la superficie del suelo, la circulación del vórtice es hacia afuera, hacia arriba, alrededor y alejándose de los rotores principales en todas las direcciones.

La estela turbulenta de un helicóptero es más compleja que la estela turbulenta causada por un avión de tamaño similar debido a su diferente estructura, duración y disminución de la estela. Estas características crean una amenaza potente, especialmente alrededor de los aeropuertos donde los helicópteros vuelan a baja velocidad mientras los aviones de ala fija cercanos aterrizan o despegan.

Un avión en la fase de despegue o aterrizaje se encuentra a una velocidad aerodinámica lenta, lo que reduce la potencia de los controles de vuelo para contrarrestar un movimiento brusco, y el avión prácticamente no tiene margen de altitud para recuperarse de una perturbación causada por un encuentro con estela.

Estas eran las condiciones que existían en el Aeropuerto de Cable (CCB) en Upland, California, el 3 de enero de 2022. El piloto de un Cessna 120 se aproximaba a aterrizar mientras un helicóptero UH-1 "Huey" realizaba un lento vuelo estacionario. adyacente a la pista. El piloto del Cessna 120 decidió aterrizar mucho tiempo para mantener la separación, pero cuando el helicóptero pareció cruzar la pista, decidió dar la vuelta.

Aproximadamente a un tercio de la pista, el Cessna 120 se encontró con la corriente descendente del helicóptero y entró en un margen derecho empinado no controlado. El piloto intentó contrarrestar este balanceo con el alerón opuesto, pero fue insuficiente para anular el balanceo inducido. Se puede encontrar un video de la secuencia real de eventos en el sitio web de la red de seguridad de la aviación de Flight Safety Foundation.

El Cessna 120 impactó a la derecha de la pista y sufrió daños sustanciales. Afortunadamente, el piloto solo sufrió heridas leves. La NTSB determinó que la pérdida de control del piloto durante la maniobra de motor y al aire se debió a un encuentro con una estela turbulenta de un helicóptero de rodaje lento.

Avión rueda cerca del suelo Un evento similar ocurrió el 5 de diciembre de 2014, en el Aeropuerto Regional del Norte de Colorado (FNL), en las afueras de Fort Collins, Colorado, para un estudiante piloto solitario de un Cirrus SR20. El estudiante piloto ingresó al patrón de tráfico para un aterrizaje completo en la pista 33. Observó un Sikorsky UH-60 Black Hawk en la dirección del viento y retrasó su viraje al tramo base hasta que el helicóptero llegó al final, cruzando su posición. El estudiante piloto ajustó su punto de mira para aterrizar mucho tiempo debido a su preocupación por la estela turbulenta. Su objetivo era aterrizar más allá del punto de contacto del helicóptero.

Durante el inicio de la bengala de aterrizaje, el SR20 rodó repentinamente hacia un margen izquierdo empinado. El estudiante reaccionó intentando dar la vuelta, pero el giro casi instantáneo cerca del suelo resultó en un impacto con el terreno. Los conjuntos de cinturones de seguridad con bolsas de aire montados en los dos asientos delanteros de la tripulación no se desplegaron cuando el avión dio una voltereta lateral. El estudiante piloto resultó gravemente herido y la aeronave sufrió daños sustanciales. Un video de YouTube capturó este segmento tanto de la partida del Black Hawk como del abrupto balanceo del Cirrus. Es evidente que el balanceo del Cirrus ocurrió tan rápido y tan cerca del suelo que no hubo tiempo ahora de altitud para una recuperación.

La investigación de la NTSB sobre el accidente determinó que el helicóptero hizo la transición a una salida alrededor de los 30 segundos. por delante del Cirrus, dejando tras de sí una estela invisible de poderosos vórtices. Los vientos eran relativamente ligeros en ese momento, registrados como 3 nudos desde 110 grados. En otras palabras, se trataba de un viento de cola de acuartelamiento. El informe de la junta de seguridad encontró que el estudiante piloto probablemente no comprendió la importancia de la estela turbulenta creada por un helicóptero durante el despegue, lo que resultó en la pérdida de control durante el aterrizaje. El hallazgo causal de la NTSB también determinó la guía para pilotos en el Manual de información aeronáutica y una circular de asesoramiento sobre estela turbulenta de aeronaves publicada en ese momento no recomendaba criterios de separación para un avión pequeño que seguía a un helicóptero.

Después de accidentes similares, la NTSB ha notado que los pilotos de accidentes probablemente no comprendieron el significado de la estela turbulenta creada por un helicóptero.

La estela de un helicóptero es diferente

Hay algunas similitudes en los vórtices de estela formados por aviones de ala fija y de ala giratoria. Al igual que los aviones de ala fija, los vórtices de los helicópteros dependen del peso, el tamaño y la velocidad del helicóptero. Los vórtices formados a velocidades aerodinámicas bajas son inicialmente más fuertes que los formados a velocidades aerodinámicas más altas. Un helicóptero más pesado produce vórtices de estela más fuertes que un helicóptero más ligero. La fuerza de un vórtice también depende de su edad.

Dado que cada pala del rotor genera su propio vórtice continuamente a lo largo de una rotación, la estela de un helicóptero se compone de una serie de vórtices que no solo contienen su propia rotación de minitornado, sino también el movimiento descendente general de la corriente descendente. Cuando la corriente descendente del rotor de un helicóptero en vuelo estacionario o en vuelo lento cerca del suelo golpea la superficie, esta masa de aire turbulenta circula hacia afuera, hacia arriba, alrededor y alejándose de los rotores principales en todas las direcciones. La estela de un helicóptero en movimiento lento es el equivalente a una pequeña microrráfaga, y se le debe dar un amplio margen.

El área contaminada por la estela turbulenta de un helicóptero es mayor que la de un avión de tamaño y peso comparables, especialmente a velocidades inferiores a 70-80 nudos. Una distancia de aproximadamente tres veces el diámetro del rotor contiene una interrupción sustancial de la corriente descendente. La Circular de Asesoramiento 90-23G de la FAA, "Turbulencia de estela de aeronaves", aconseja a los pilotos que eviten operaciones dentro de distancias de 3 veces el diámetro de un helicóptero en un vuelo estacionario o en un vuelo estacionario. El número de álabes parece afectar también al tamaño del vórtice, ya que un mayor número de álabes parece aumentar el tamaño del vórtice. Por ejemplo, el Bell UH-1H, con dos palas de rotor y esencialmente el mismo peso que el Sikorsky S-76A con cuatro palas de rotor, produce un vórtice más pequeño que el S-76A.

La estela de un helicóptero en vuelo hacia adelante es más compleja que la creada por un avión porque los vórtices de cada pala diferirán ya que su ángulo de ataque varía a lo largo de una sola rotación dependiendo de si la pala avanza o retrocede en comparación con el flujo de aire que se aproxima. La hoja que retrocede opera en un ángulo de ataque más alto para producir tanta sustentación como la hoja que avanza. El vórtice detrás de la pala en retirada se caracteriza por una mayor área de sección transversal. El vórtice detrás de la pala del rotor que avanza es consistentemente más pequeño, más estrecho y más coherente, especialmente cuando la velocidad de avance del helicóptero aumenta por encima de los 80 nudos. Las pruebas de vuelo han descubierto que las estelas de los helicópteros reaccionan de manera diferente dependiendo de si el helicóptero está ascendiendo o descendiendo. Se observó que los núcleos de vórtice se separaban más durante los descensos, mientras que los núcleos se acercaban durante el vuelo ascendente. Una posible explicación incluye la cantidad de potencia del motor requerida para generar sustentación y, por lo tanto, el escape caliente se arrastra en la estela, lo que contribuye a la flotabilidad de la estela.

En la Parte 2 de este artículo, describimos las pruebas de vuelo de la FAA para comprender mejor el riesgo de una aeronave de ala fija que vuela inadvertidamente hacia la estela de un helicóptero.