SKYbrary Wiki

Article Information
Category:	Theory of Flight
Content source:	SKYbrary
Content control:	piloți aerieni

Autorotarea elicopterului

definiție

autorotația este o condiție a zborului elicopterului în timpul căreia rotorul principal al unui elicopter este acționat numai de forțe aerodinamice fără putere de la motor. Este o manevră în care motorul este decuplat de sistemul principal al rotorului, iar palele rotorului sunt acționate exclusiv de fluxul ascendent de aer prin rotor. Cu alte cuvinte, motorul nu mai furnizează energie rotorului principal. Un vector al tracțiunii rotorului într-un elicopter este folosit pentru a da împingere înainte în zborul cu motor; astfel, acolo unde nu există altă sursă de împingere într-un elicopter, acesta trebuie să coboare atunci când este în autorotație.

Autorotație după defectarea motorului sau a rotorului cozii

cel mai frecvent motiv pentru o autorotație este o defecțiune a motorului (sau defectarea ambelor motoare în cazul unui elicopter bimotor), dar autorotațiile pot fi efectuate și în cazul unei defecțiuni complete a rotorului cozii, deoarece practic nu există niciun cuplu produs în autorotație. (Deși în acest caz motorul trebuie oprit în etapele finale ale apropierii pentru a preveni un răspuns al cuplului motorului pe măsură ce se face aterizarea.)

dacă motorul eșuează, unitatea de rotire liberă decuplează automat motorul de la rotorul principal, permițând rotorului principal să se rotească liber. În esență, unitatea de rotire liberă se decuplează oricând RPM-ul motorului (ERPM) este mai mic decât RPM-ul rotorului (RRPM).

producătorul specifică un RRPM minim și maxim pentru fiecare tip de elicopter. Intervalul normal RRPM este marcat pe ecartamentul RPM ca un arc verde, cu intervale de avertizare permise marcate în galben sau chihlimbar și închise de un marcaj roșu care indică minimul și maximul permis.

în momentul defectării motorului, palele rotorului principal produc ridicare și împingere printr-o combinație a unghiului lor de atac și a vitezei. Când puterea motorului eșuează, componenta de tracțiune va reduce rapid viteza rotorului. Manualul de zbor va stipula un RRPM minim, sub care, dacă viteza rotorului se reduce, poate fi imposibil să se recupereze RRPM la o valoare de zbor: rotorul se va opri complet și va înceta să se rotească. Prin urmare, pilotul trebuie, dacă puterea motorului eșuează, să reducă imediat pasul colectiv (și astfel să scadă atât rezistența indusă de ridicare, cât și rezistența profilului lamei), ca urmare a faptului că elicopterul începe o coborâre imediată, producând astfel un flux ascendent de aer prin sistemul rotorului. Acest flux ascendent de aer prin rotor schimbă vectorii de ridicare și tragere de-a lungul întinderii lamelor pentru a produce o secțiune interioară în care tracțiunea acționează în planul de rotație al lamelor: și astfel le menține rotindu-se. Acest lucru asigură o forță suficientă pentru a menține RPM-ul rotorului pe tot parcursul coborârii, producând în același timp și o anumită ridicare. Cu toate acestea, ratele de coborâre în autorotație sunt de obicei 1500-2000 fpm în multe elicoptere și pot fi mai mari în unele. Deoarece rotorul de coadă este acționat de transmisia rotorului principal în timpul autorotării, echilibrul este menținut ca în zborul normal.

în timpul autorotației fluxul ascendent de aer prin rotoare menține RPM

Mai mulți factori afectează rata de coborâre în autorotație: Densitate Altitudine, Greutate brută, viteza aerului și Rotor RPM (RRPM):

• la altitudini de densitate mare, rata de coborâre va fi mai mare, deoarece aerul este mai puțin dens.

• greutățile brute mari vor crește atât rata de coborâre, cât și RRPM.

• la IAS sub rata minimă recomandată de coborâre IAS, RRPM va fi spre capătul inferior al intervalului permis, iar la IAS mai mare RRPM poate fi spre capătul superior al intervalului permis.

controlul principal al vitezei de coborâre este viteza aerului. Viteza aerului mai mare sau mai mică se obține cu controlul ciclic al atitudinii pitch, la fel ca în zborul normal.

în teorie, pilotul are posibilitatea de a alege viteza aerului pentru a varia unghiul de coborâre, de la o coborâre verticală la intervalul maxim, care este unghiul minim de coborâre. Rata de coborâre este ridicată la viteza aerului zero și scade la minimum la aproximativ 50 până la 70 de noduri pentru majoritatea elicopterelor ușoare și medii, în funcție de tipul special de elicopter și de factorii menționați.

pe măsură ce viteza aerului crește dincolo de cea care oferă o rată minimă de coborâre, rata de coborâre crește din nou. Astfel de condiții pot da naștere unei game suplimentare de autorotație și, pe măsură ce RRPM crește odată cu creșterea vitezei aerului, RRPM poate fi controlat la o valoare redusă (în limitele manualului de zbor) prin utilizarea unui pas colectiv suplimentar: acest lucru va maximiza în mod normal raza de acțiune.

în mod similar, pe rând, datorită încărcării crescute a lamei, RRPM va tinde să crească, iar pilotul ar putea avea nevoie să utilizeze mici creșteri ale pasului colectiv pentru a menține RRPM în limitele specificate de producător.

când aterizați dintr-o autorotație, energia stocată în lamele rotative este utilizată pentru a reduce rata de coborâre și a face o aterizare moale. O cantitate mai mare de energie a rotorului este necesară pentru a opri un elicopter cu o rată mare de coborâre decât este necesară pentru a opri un elicopter care coboară mai încet. Prin urmare, coborârile autorotative la viteze aeriene foarte mici sau foarte mari sunt mai critice decât cele efectuate la rata minimă de viteză aeriană de coborâre.

În plus, va exista o viteză în autorotație peste care secțiunile de tragere la pupa ale paletelor rotorului se extind de-a lungul întinderii lamei în măsura în care rotorul va începe acum să încetinească semnificativ. Această viteză aeriană va fi exprimată în mod normal ca o limitare a vitezei manuale de zbor pentru autorotare. Deoarece RRPM este la cea mai mică valoare într-o viteză aeriană zero sau o viteză aeriană redusă autorotație și nu există o viteză aeriană eficientă pentru o manevră de flare înainte de touchdown (discutată mai jos), poate exista o inerție insuficientă în sistemul rotorului pentru a disipa rata de coborâre înainte de touchdown. Acesta este în special cazul elicopterelor cu sisteme de rotoare cu inerție redusă, cum ar fi, de obicei, modelele R22, Rotorway, modelele Enstrom și altele. În al doilea rând, autorotația de viteză a intervalului pune elicopterul într-o configurație care va trebui modificată în timp util pentru ca pilotul să execute o aterizare autorotativă (sau motor-Off). Elicopterul va trebui să fie decelerat la o viteză adecvată la sol pentru a atinge în jos și a alerga la sol de-a lungul zonei de aterizare, fie pe derapaj, fie pe trenul de rulare cu roți.

aplicarea practică a instruirii de autorotație este similară cu practica aterizării forțate fără putere efectuată de piloții de avioane. La fel ca în cazul avionului, pilotul elicopterului poate pur și simplu să re-aplice puterea pentru a iniția o deplasare la orice înălțime și (cu excepția cazurilor în care accelerația trebuie manipulată de pilot în coordonare cu o aplicare a pasului colectiv) în majoritatea cazurilor, aceasta va fi pur și simplu problema ridicării pârghiei colective și a setării puterii de urcare, cu o ajustare adecvată a atitudinii pasului.

în timpul autorotației, elicopterul rămâne complet manevrabil și o combinație de viraje și / sau modificări ale vitezei aerului poate fi utilizată pentru a regla traiectoria de zbor și pentru a manevra aeronava într-o zonă de aterizare adecvată.

Autorotațiile la aterizare sau aterizările cu motor (EOL) sunt practicate în mod obișnuit în aproape toate elicopterele cu un singur motor și reprezintă o manevră necesară pentru testele de abilități. La efectuarea instruirii EOL, instructorul sau examinatorul va întârzia accelerația sau va inhiba sistemul de reglare a motorului, astfel încât motorul să rămână la ralanti atunci când maneta colectivă este ridicată. Aceste manevre sunt astfel numite în mod corespunzător aterizări simulate de oprire a motorului (Seol), deoarece motorul nu este de fapt oprit.

tehnica de aterizare Autorotativă

În cazul în care se efectuează viraje pentru a repara zona de aterizare aleasă, obiectivul ar trebui să fie întotdeauna ca elicopterul să fie aliniat cu zona de aterizare cu cel mult 300 ft agl în autorotație constantă, la IAS recomandat (care va fi în mod normal cu câteva noduri mai mare decât rata minimă de coborâre IAS pentru a maximiza beneficiile flare, discutate mai jos). La o înălțime adecvată (de obicei între 40 și 100 ft în funcție de tipul elicopterului) viteza aerului este redusă la o viteză confortabilă pentru o aterizare la rulare folosind o atitudine de flacără decelerativă, cu nasul în sus. Flacăra are avantajul atât de a reduce viteza înainte, cât și de a crește RRPM în timpul flăcării, ceea ce va crește energia stocată în rotor: necesară pentru a amortiza touchdown-ul. Ridicarea suplimentară creată în timpul flăcării reduce rata de coborâre. Viteza la touchdown și rularea la sol rezultată depinde de rata și cantitatea de flare. Cu cât este mai mare gradul de flare și cu cât este mai lung, cu atât viteza de touchdown este mai mică și cu atât este mai scurtă cursa la sol. Cu cât viteza dorită este mai mică la touchdown, cu atât trebuie să fie mai precise sincronizarea și viteza flăcării, în special în elicopterele cu sisteme de rotor cu inerție redusă.

deoarece flacăra va crește în mod normal RRPM, pilotul poate (cu excepția elicopterelor cu sisteme de rotor cu inerție redusă) să ridice ușor pârghia colectivă la capătul flăcării. (Creșterea mică a pasului colectiv este adesea cunoscută sub numele de cec.) Acest lucru va avea efectul de a utiliza o parte din RRPM suplimentar pentru a da o forță suplimentară a rotorului, care va reduce atât rata de coborâre, cât și va oferi mai multă decelerare, deoarece forța rotorului acționează opus direcției de mișcare înainte.

atitudinea evazată nu poate fi ținută până la touchdown, altfel coada elicopterului va lovi mai întâi pământul. Astfel, odată ce flare a fost finalizat, pilotul trebuie să re-selectați o atitudine pas nivel folosind stick ciclic înainte de touchdown.

în ultimele etape ale EOL, elicopterul este în atitudine de nivel, cu o viteză relativ scăzută a aerului înainte și cu doar inerția rămasă în rotor pentru a ajuta pilotul să facă un touchdown blând. Pilotul va trebui să ridice maneta colectivă pentru a utiliza o parte sau toată energia de ridicare rămasă în sistemul rotorului pentru a amortiza touchdown-ul.

este esențial ca ciclicul și pedalele să fie coordonate pe tot parcursul flare și touchdown, astfel încât elicopterul să atingă în jos alergând drept. După atingere, maneta ciclică și colectivă nu trebuie deplasată până când cursa de aterizare nu este completă și elicopterul se oprește. Cu toate acestea, pedalele de girație trebuie utilizate, dacă este necesar, pentru a vă asigura că rola de sol rămâne dreaptă.

Air Exercise: Straight-in Autorotation to EOL

tehnica Autorotation

o Autorotation Straight-In la SEOL este adesea folosit pentru a practica etapele finale ale o autorotație touchdown. Având în vedere că, într-o practică de aterizare forțată, scopul este întotdeauna să fie la nivelul aripilor și la IAS recomandat pentru un EOL cu 300 ft agl, din acel moment procedura și, în special, gestionarea energiei RRPM, este în general aceeași.

vezi figura de mai sus (poziția 1). De la zborul de nivel la viteza aeriană recomandată de producător, la peste 500 de picioare AGL și îndreptându-se spre vânt, lin, dar ferm, coborâți maneta de pas colectiv în poziția completă în jos, menținând RRPM în arcul verde.

coordonați mișcarea colectivă cu pedalele de girație pentru a menține echilibrul și utilizați stick-ul ciclic pentru a regla atitudinea pitch pentru a selecta și menține viteza dorită. În elicopterele cu motor cu piston, odată ce colectivul este complet coborât, reduceți accelerația pentru a asigura o despicare curată a acelor. După despicarea acelor, reglați din nou accelerația pentru a menține ERPM peste viteza normală de ralanti, dar nu suficient de mare pentru a provoca reintroducerea acelor. Producătorul recomandă adesea setarea ERPM. Diferite tehnici de gestionare a motorului pot fi specificate în manualul de zbor pentru elicopterele cu motor cu turbină și altele cu sisteme de reglare a motorului.

la poziția 2, aeronava trebuie să fie în autorotație la IAS autorotativ recomandat, cu IAS constant, RRPM în sectorul verde și cu elicopterul în echilibru.

la aproximativ 40 până la 100 de picioare deasupra suprafeței sau la înălțimea recomandată de producător (poziția 3), flacăra este începută, selectând o atitudine decelerativă cu un baston ciclic suficient pentru a reduce viteza aerului înainte și a reduce rata de coborâre. Trebuie să aveți grijă la executarea flăcării, astfel încât bățul ciclic să nu fie mișcat înapoi atât de brusc încât să provoace urcarea elicopterului și nici nu ar trebui să fie mișcat prea încet, deoarece atunci va exista un efect redus de flacără pentru a ajuta la arestarea coborârii. Flare poate fi o manevră ‘o singură dată’ la o atitudine de pitch nas-up definit, sau aplicate progresiv, dar pentru a evita orice atitudine de pitch extreme. RRPM ar trebui să crească în timpul flare, și o creștere marcată a RRPM permite pilotului să facă o mică mișcare în sus (sau ‘verifica’) a manetei colective pentru a maximiza atât de ridicare și decelerare cu elicopterul în atitudinea evazată.

pe măsură ce garda la sol dintre coada elicopterului și sol se reduce, iar viteza înainte a scăzut la ritmul aparent al alergătorului rapid (poziția 4), ciclicul este deplasat înainte pentru a plasa elicopterul în atitudinea de fuselaj la nivel pentru aterizare. Înălțimea în acest moment ar trebui să fie de aproximativ 8 până la 15 picioare AGL, în funcție de înălțimea recomandată de producător. Trebuie utilizată precauție extremă pentru a evita o atitudine excesivă a nasului ridicat și a cozii scăzute sub 10 picioare.

în acest moment rămâne doar inerția rămasă în sistemul rotorului pentru a asigura ridicarea, iar elicopterul va coborî cu viteză mică înainte (poziția 5). Pilotul trebuie să mărească pasul colectiv, după cum este necesar, pentru a verifica coborârea și a amortiza aterizarea. Pedalele de girație sunt utilizate pentru a menține poziția pe măsură ce pasul colectiv este ridicat, datorită reducerii RRPM și efectului redus rezultat al rotorului de coadă.

după touchdown și după ce elicopterul s-a oprit complet, pârghia colectivă este coborâtă în poziția completă. Nu trebuie făcută nicio încercare de a încerca să opriți rularea la sol înainte cu pupa ciclică, deoarece palele rotorului principal pot lovi brațul cozii la RRPM scăzut. Mai degrabă, prin coborârea colectivului ușor în timpul rulării la sol, se pune mai multă greutate pe șasiu, încetinind elicopterul.

pentru a rezuma tehnica EOL de la o autorotație la starea de echilibru la IAS recomandată: FLARE (sau F-L-A R-E), verificați (cu excepția sistemelor cu rotor cu inerție redusă) nivelul și perna.

Erori comune în Autorotație

• nefolosirea unei pedale antitorque suficiente atunci când puterea este redusă.
• coborârea bruscă a nasului atunci când puterea este pierdută. Descărcarea sistemului rotor determină o pierdere suplimentară a RRPM, iar atitudinea accelerativă poate duce la un câștig excesiv în IAS și la creșterea ratei de coborâre.
• incapacitatea de a menține RRPM în limitele manuale de zbor în timpul coborârii.
• incapacitatea de a menține IAS recomandat la care flacăra este eficientă
• arderea la înălțimea greșită.
• evazată prea agresiv sau nu suficient de agresiv.
• terminarea flare prea mare și / sau…..
  • ….aplicarea pârghiei up-collective la o înălțime excesivă, rezultând o aterizare dură, pierderea controlului direcției și posibila deteriorare a rotorului de coadă și a opririlor lamei rotorului principal.
• eșecul de a nivelul de elicopter înainte de touch-jos.

accidente și incidente

• AS32, en-route, Marea Nordului Norvegia, 1998: La 20 octombrie 1998, în Marea Nordului, un Eurocopter As332l Super Puma operat de Norsk HeliKopter AS, a suferit o defecțiune a motorului cu autorotație și ulterior pierderea înălțimii. Echipajul a identificat greșit motorul defect și a redus puterea motorului rămas în funcțiune. Cu toate acestea, eroarea a fost detectată la timp pentru ca echipajul să recupereze controlul elicopterului.

• Wake Vortex generație de elicoptere
• inel Vortex
• elicopter SMS Toolkit
• offshore Helicopter Safety Review 2014 MAREA BRITANIE CAA

Lectură suplimentară

• H-8083-21a: „elicopter Flying manual”; FAA, 2012