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In questo capitolo vediamo come anche per
l'elicottero sia possibile "planare" senza motore e quali sono i
problemi che si vengono a generare in particolari condizioni
operative abbastanza tipiche.
Parliamo di
- AUTOROTAZIONE
- EFFETTO SUOLO
- RISONANZA AL SUOLO
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L'autorotazione |
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Come l'aereo in caso di guasto al sistema di propulsione
l'elicottero è
in grado di planare al suolo senza subire danni.
Durante il volo normale il rotore funziona
grossolanamente come un ventilatore che "spinge
verso il basso e all'indietro" l'aria, generando
così una portanza (verso l'alto) e una trazione (in
avanti).
Il motore trasmette una coppia (forza che fa girare)
al rotore e c'è bisogno del rotorino anticoppia per
garantire che siano le pale a girare e non la
fusoliera. |
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Quando si ha un'avaria al sistema di propulsione
o al rotore anticoppia il pilota "stacca" il rotore
in modo che sia libero di girare e plana verso il
suolo.
In questa condizione il flusso dell'aria arriva dal
basso e viene deviato all'indietro, generando
comunque una portanza ma non più una trazione.
In questa fase di volo non vi è coppia tra il motore
ed il rotore da compensare, e quindi il rotorino di
coda non serve (e non potrebbe comunque funzionare
visto che tutta la trasmissione è stata isolata).
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In pratica quando il pilota risolve che la situazione è tale
da non poter più contare sulla propulsione per riportare al
suolo il velivolo, procede "staccando" il rotore dalla
trasmissione e quindi portando al minimo il passo
collettivo.
In queste condizioni, col passo ciclico diretto in avanti,
l'elicottero quindi si trova in condizione di volo traslato
in discesa.
Per capire quello che succede occorre valutare a questo
punto il flusso su tre zone diverse del rotore..
La zona centrale, circa sino al 20/25% del raggio del
rotore, il flusso è tale che l'angolo di incidenza si trova
ad essere talmente elevato da far si che la pala sia in
stallo.
Da quel punto sino al 70/75% del raggio del rotore (zona
AUTOROTATIVA) il regime
del flusso è tale, visto l'alto angolo di incidenza dovuto
alla bassa velocità di avanzamento della pala che si
trova in una zona del rotore vicina al centro, da far
si che la risultante totale delle forze aerodinamiche
(portanza e resistenza) sia tale da essere leggermente
inclinata in avanti, producendo una "trazione" che mantiene
la rotazione del rotore.
Sul resto della pala (zona ANTIROTATIVA) si genera il
resto della portanza che tiene in volo l'elicottero.
In questo modo il pilota può planare, traslando in avanti e
ad alta velocità di discesa, sino in prossimità del suolo.
Agendo sul passo collettivo farà in modo da
mantenere costante il numero dei giri del rotore
(aumento il passo diminuisce il numero dei giri,
diminuisco il passo aumenta il numero dei giri). |
Giunto a pochi metri dal suolo effettuerà una richiamata sia
sul passo ciclico che sul collettivo, sfruttando l'inerzia
di rotazione del rotore per generare la portanza necessaria
a fermare la discesa.
In pratica, se seguita bene, la manovra porta l'elicottero a
posarsi al suolo con velocità di discesa e di traslazione
prossima allo zero mentre le pale raggiungono l'incidenza di
stallo e non hanno più la velocità per sostenere il
velivolo. |
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AUTOROTAZIONE
RICHIAMATA IN RITARDO
AUTOROTAZIONE CORRETTA
AUTOROTAZIONE SULLA NEVE
CRASH |
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Il pilota realizza di non poter
proseguire il volo con l'ausilio del motore e
comincia la manovra di autorotazione:
disconnette la trasmissione lasciando libero il
rotore, porta il passo collettivo al minimo e il
ciclico in avanti.
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Durante la planata, agendo sul
passo collettivo, il pilota mantiene costante il
numero di giri del rotore. Col passo ciclico
manovra per raggiungere (controvento) il
punto scelto per l'atterraggio
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Il pilota richiama l'elicottero
tirando indietro il passo ciclico, questa
manovra porta ad un aumento del numero giri del
rotore.
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Sfruttando l'inerzia del rotore
il pilota agisce sul passo collettivo e inizia
la "flare".
La manovra deve essere adeguatamente coordinata
perché non esiste alcuna possibilità di
"riprendere", il rotore deve esaurire la sua
inerzia quando il carrello tocca il suolo.
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L'elicottero tocca il suolo nel
momento in cui il rotore non ha più l'inerzia
per continuare a sostenerlo
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Autogiro |
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L'autogiro è un velivolo, ideato da Juan da la Cierva, che
sfrutta un rotore libero, in tutto simile a quello
dell'elicottero, in perenne autorotazione per sostenersi,
mentre utilizza un motore con una comune elica, normalmente
spingente, per generare la trazione.
Non avendo una coppia motore/rotore non ha bisogno
del rotorino anticoppia, pertanto adotta un timone
verticale simile a quello dei velivoli ad ala fissa
per la manovra attorno all'asse di imbardata.
Ovviamente non può volare a punto fisso o decollare
in verticale, ma
decolla con una breve rincorsa e
può
atterrare quasi in
verticale. |
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Curva
dell'uomo morto |
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Per operare con sicurezza il rotore deve sempre trovarsi in
condizioni di velocità di traslazione e/o quota tali da
poter entrare in autorotazione e completare la manovra di
richiamo senza danni.
Se a punto fisso o lento occorre che sia abbastanza alto, se
invece ha raggiunto una velocità sufficiente basta avere il
minimo di quota per reagire ed eseguire la manovra di richiamo.
Il diagramma che si utilizza per rappresentare queste
condizioni prende il pittoresco nome di "CURVA DELL'UOMO
MORTO" per ricordare che fuori dai limiti tracciati le
possibilità di sopravvivenza in caso di guasto sono molto
molto basse.
Una tipica curva dell'uomo morto è tracciata a lato.
- Qui l'area bianca D è quella entro la quale le
caratteristiche di quota e velocità permettono di eseguire
la manovra di autorotazione e richiamata.
- Nella zona A la velocità è bassa e la quota non è
sufficiente.
- Nella zona B seppure la velocità sia sufficiente la quota è
troppo esigua per poter eseguire la richiamata e soprattutto
per "frenare" - il pilota si troverà a terra prima
di aver avuto il tempo di reagire.
- Nella zona C la velocità e la quota sono basse,
l'elicottero non entrerà in autorotazione, ma il
carrello e la struttura sono in grado di assorbire
l'energia dell'impatto senza danni ai passeggeri..
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Effetto suolo |
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Il rendimento del rotore cambia fortemente se
l'elicottero si trova in prossimità del suolo.
Quando tra le pale e il terreno la distanza è sufficientemente
bassa, tra il rotore e il suolo si genera una specie di "cuscinetto
d'aria" che aumenta fortemente l'efficienza del rotore, permettendo
all'elicottero di sostentarsi più facilmente che non in aria libera. |
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In pratica si impedisce la formazione di grandi vortici d'estremità,
riducendo la resistenza indotta.
Quello che quindi è un fenomeno positivo, però, può
diventare un problema quando sotto l'elicottero la superficie non è
omogenea, ad esempio in atterraggio su una piattaforma sospesa (il
ponte di una nave o il tetto di una casa) o in hovering in
prossimità di un terreno in pendenza (capita
(**)- spesso nelle
operazioni
di soccorso in montagna - (IT)). |
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