¿Un helicóptero de baja altura en realidad genera elevación adicional a medida que la corriente descendente rebota en el suelo?

En realidad, debe cambiar su forma de pensar: no se trata de “elevación adicional generada”, sino de “se requiere menos potencia” para flotar.

Los pilotos de helicópteros generalmente calculan dos cifras separadas de “rendimiento” para el vuelo estacionario: “efecto de suelo” (IGE) y “efecto de suelo” (OGE). El primero requiere menos potencia que el segundo porque al desplazarse sobre OGE significa que el helicóptero debe soportar completamente su propio peso.

Cuando se trata de revoluciones más bajas versus más altas, un comodín en la cubierta es la cantidad de viento que sopla mientras estás flotando. En la mayoría de los helicópteros, a medida que acelera hacia el vuelo hacia adelante, su sistema de rotor comienza a proporcionar elevación de manera más eficiente a través de un efecto aerodinámico conocido como “elevación traslacional”. En ese punto, todo el disco del rotor deja de actuar como una colección de alas y comienza a actuar más como Una gran superficie de elevación (menos arrastre de cada cuchilla individual), por lo que se requiere menos potencia en el vuelo hacia adelante que para volar. La velocidad a la que esto comienza a suceder varía de un tipo de avión a otro, pero generalmente está en el rango de 15 a 20 nudos.

Aquí está la patada: si experimenta vientos inferiores a ese rango mientras se desplaza sobre IGE, en realidad arruina el efecto del suelo, por lo que sus requisitos de potencia aumentan a cualquier altitud sobre la superficie. En otras palabras, la diferencia entre la potencia requerida por IGE y OGE es mucho menor de lo habitual. Por el contrario, si tiene una brisa agradable y fuerte mientras se desplaza sobre OGE, sus requisitos de potencia son más bajos de lo habitual porque el helicóptero parece que ya está en vuelo hacia adelante.

Esto se vuelve realmente útil si está realizando un rescate a bordo; Si la nave sobre la que se desplaza puede mantener una velocidad decente en el viento, en realidad está volando formación sobre ella en lugar de simplemente flotar inmóvil en relación con ella, y sus requisitos de potencia se pueden reducir significativamente.

Hay un buen resumen de lo que realmente se trata el efecto suelo en Helicopter Aviation. Ofrece algunos contextos e ilustraciones para ayudarlo a comprender la explicación sucinta que ofrece Jason Bailes a continuación. Difiere de su sinopsis solo en decir que el efecto suelo disminuye drásticamente dentro de un diámetro de medio rotor en lugar de un diámetro completo. En mi experiencia, la altura real sobre el suelo donde los requisitos de energía realmente comienzan a aumentar de IGE a OGE varía mucho de un tipo de avión a otro.

Dado que estamos dando muchas vueltas al término “diámetro del rotor”, este es el contexto:

  • Mi viejo y confiable Sikorsky CH-3E tenía un diámetro de rotor principal de 62 pies (en otras palabras, al girar describían un círculo de 62 pies de diámetro cuando se ve desde arriba). Entonces, usando los números anteriores, podríamos esperar ser esencialmente autosuficientes entre 30 y 60 pies sobre el suelo en un “día estándar” (nivel del mar, 59 grados Fahrenheit). En el H-3, generalmente vimos que los requisitos de energía aumentaron bruscamente en el extremo inferior de ese rango.
  • El Bell UH-1N Twin Huey tiene un diámetro de rotor aproximadamente un veinte por ciento más pequeño que el H-3, aproximadamente 48 pies. Sin embargo, le gusta flotar en IGE y no requiere una potencia de vuelo significativamente mayor hasta que esté a más de 30 o 40 pies sobre el nivel del suelo. De hecho, crea suficiente amortiguación en el suelo que realmente tienes que empujar un poco hacia abajo para aterrizar. (Los tipos que intentan engrasar un touchdown en los patines, lo que podría ser un poco estremecedor al aterrizar en una plataforma rígida, en algún momento “pitarían” las RPM del rotor un poco para que bajen sin problemas. No es exactamente un grillo; algo ilegal; definitivamente hacer trampa .)

En comparación con no tener el suelo dentro de la longitud del rotor, sí. La razón es que cuando un helicóptero está dentro de la longitud del rotor desde el suelo, el aire se empuja hacia afuera en lugar de crear un efecto de bucle alrededor del disco del rotor. El aire que se mueve hacia abajo hace un sistema menos eficaz aerodinámicamente hablando. El término se denomina efecto suelo y requiere una potencia significativamente menor para flotar frente a estar a 50 pies del suelo.

En días calurosos y húmedos, sacaremos toda la potencia y el avión se elevará a unos 40 pies antes de que ya no suba o incluso se hunda. Si tenemos una carga pesada, obtendremos luz sobre los patines usando este efecto y haremos un despegue continuo. En un helicóptero de más de 16 nudos, obtienes un efecto similar al efecto del suelo en la forma en que el aire entra y sale del sistema del rotor.

Sí, siempre y cuando esté dentro del diámetro del rotor del suelo y el suelo sea relativamente liso y plano. La elevación aumenta debido a la mayor eficiencia de la parte externa del rotor porque hay menos generación de vórtices. Esto se debe a que el vórtice (ineficiente) que normalmente se crea en los bordes exteriores de las cuchillas es interrumpido por el suelo, porque el suelo está causando que el aire que normalmente se empujaría hacia arriba y sobre las cuchillas en el vórtice sea expulsado y lejos de la aeronave.

El aire que golpea la Tierra actuará para alejar la Tierra (infinitamente), pero una fuerza que actúa sobre la Tierra no puede mover el helicóptero.

(“La tercera ley de Newton nos dice que tan fuerte como un caballo tira de un carro, el carro tira del caballo. Entonces, ¿cómo puede un caballo tirar de un carro?”)