Le scie degli elicotteri meritano un ampio ancoraggio, parte 2

Aug 28, 2023

La fluidodinamica computazionale eseguita dal Centro di ricerca Ames della NASA illustra la variazione dei vortici causati dall'avanzamento e dalla ritirata delle pale del rotore.

La FAA in passato ha condotto un programma completo di test di volo per comprendere meglio il rischio per un aereo ad ala fissa che vola inavvertitamente sulla scia di un elicottero.

Nei test è stata utilizzata una gamma di dimensioni di elicotteri. I ricercatori hanno pilotato un UH-1H della Guardia Nazionale dell'Esercito, un S-76A appartenente alla stessa FAA, un UH-60 Black Hawk dell'Esercito, un Sikorsky CH-53E Super Stallion del Corpo dei Marines e un Boeing CH-47D Chinook dell'Esercito. Per gli aerei ad ala fissa, l'agenzia ha utilizzato un Beechcraft T-34C e un Bellanca 8KCAB Super Decathlon per sondare le scie dell'elicottero. (Vedere: Tymczyszyn, Biehl e Teager, "Flight Test Investigation of the Wake Vortices Generated by Rotorcraft", in Atti della Aircraft Wake Vortices Conference, Washington, DC, 29-31 ottobre 1991.)

Esistono diversi modi per incontrare un vortice e il programma di test della FAA li ha suddivisi in incontri paralleli e incrociati. Un incontro parallelo è il più ovvio e si verifica quando l'aereo che segue vola più o meno nella stessa direzione (dietro e sotto) dell'aereo generatore. Un incontro cross-track avviene quando voli attraverso il vortice della scia con un ampio angolo. Gli elicotteri tendono a volare direttamente sulla rampa, non avendo bisogno di volare su un percorso di traffico come fanno gli aerei ad ala fissa. Pertanto, in molte occasioni è molto probabile che voliamo fuori pista rispetto al percorso di un elicottero, soprattutto in prossimità del percorso del traffico.

I piloti collaudatori della FAA sono entrati nei vortici di scia dell'elicottero durante gli incontri paralleli volando sopra, sotto, a sinistra e a destra del vortice. In generale, a piccole distanze di separazione, gli aerei ad ala fissa subivano forti escursioni di beccheggio e/o imbardata quando l'elicottero volava a velocità inferiori. Gli incontri ravvicinati hanno comportato una temporanea perdita di controllo. Si noti che questa è una reazione diversa dagli incontri di scia degli aeroplani, che inducono prevalentemente un movimento di rollio. A distanze di separazione maggiori, le turbolenze tendevano ad essere più pronunciate quando l’elicottero volava a velocità più elevate. Il vortice creato dalla pala in avanzamento generalmente genera escursioni di rollio e imbardata più brusche rispetto al vortice della pala in ritirata. Durante gli incontri paralleli, l'aereo in coda subì brusche escursioni di rollio, imbardata o beccheggio.

Pesi e scie L'UH-60 ha un peso massimo al decollo (MTOW) di 20.250 libbre e quattro pale del rotore, con un diametro del rotore di poco più di 53 piedi. Il T-34C ha sperimentato angoli di inclinazione pari a 45 gradi. a distanze di un miglio dietro un UH-60 che vola a 70-80 nodi. La turbolenza è stata caratterizzata come "duri colpi". Gli angoli di sponda ribaltati aumentarono fino a quasi 75-90 gradi. poiché la distanza di separazione è stata ridotta a mezzo miglio.

La gravità delle escursioni nel T-34C aumentò man mano che l'UH-60 veniva rallentato per avvicinarsi alla velocità. Il T-34C è stato ruotato oltre i 90 gradi. quando volò un miglio dietro l'UH-60. Quando il T-34C volò mezzo miglio dietro l'UH-60, ruotò oltre 180 gradi. di banca.

La serie UH-1 Huey introdotta negli anni '60 è ancora molto comune come velivolo antincendio ed elicotteristico. L'UH-1H utilizzato per il test FAA aveva un MTOW di 9.500 libbre e due pale del rotore con una larghezza di 44 piedi. diametro. A distanze comprese tra 0,3 e 0,5 nm, il T-34C ha sperimentato rollio tra 30 e 75 gradi. Tuttavia, molti dei punti di prova hanno causato escursioni di rollio molto più pronunciate e hanno portato a perdita di controllo e rotazioni.

Facilmente riconoscibile dalla sua configurazione con rotore tandem, il CH-47D Chinook dell'esercito è un elicottero da trasporto pesante. Il suo MTOW è di 50.000 libbre, con un 60 piedi. diametro del rotore. Com'era prevedibile, il vortice dietro il CH-47D a doppio rotore è forte. A distanze inferiori a 0,8 miglia, le escursioni di rollio variavano da 90 a 210 gradi. di bank e molti hanno provocato perdita di controllo e rotazioni.

Il Sikorsky CH-53E è ancora più grande del Chinook. Ha un MTOW di 69.750 libbre e un rotore principale a sette pale con un rotore da 79 piedi. diametro. Il CH-53E ha prodotto anche forti escursioni di rollio. A circa un miglio di distanza, l'aereo in coda è stato ruotato oltre i 90 gradi. A mezzo miglio, l'aereo in coda venne ruotato di quasi 180 gradi. e anche giri esperti.