Vertical Magazine Fevereiro/Março 2014

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Como voam os Helicópteros? Controles de voo.

Sucinta explicação sobre os controles de voo de um helicóptero.

Os controles de voo de um helicóptero são 3: (4, se considerar-mos o "throttle" nos helicópteros equipados com motor de combustão interna, pistão)
Cíclico ou manche cíclico, Colectivo ou passo colectivo, e pedais.

Posição ou postura física para operar os comandos:
Mão direita no manche cíclico, mão esquerda na potencia, pés nos pedais.

Por partes:

Cíclico:
Com a mão direita controla-se a chamada "atitude" do helicóptero. Ou seja, a inclinação do plano do disco rotor em relação a um plano Horizontal. Por exemplo se se quer meter o nariz do heli em baixo, empurra-se o cíclico para a frente (o helicóptero vai descer {se nao se aplicare "potência"}) e vice versa para trás, e sobirá se não se tirar "potência". Esse efeito é fruto do aumento do ângulo de ataque das pás apenas num sector do disco do rotor, e com uma antecipação de 90º (por causa do efeito giróscopico, produz efeitos apenas 90º depois, no sentido de rotação do rotor principal). Para a direita idem e esquerda aspas, aspas.

Pedais:
Os pedais sevem para controlar e/ou deter a reacção do helicoptero quando é aplicada "potência". Tendo uma das leis de Newton, a 3ª, que diz que perante uma acção existe sempre uma reacção e em sentido contrário *, vai produzir-se um momentum, isto é, o helicoptero tende a rodar sobre o seu eixo (vertical) no sentido contrário ao do movim/ do rotor principal. Essa força ou momento mede-se por torque. Tb é correcto dizer que é o "efeito de torque". O que fazemos com os pedais é contrariar essa força de forma a ter o heli compensado sobre o seu eixo longitudonal. os pedais accionam o ângulo de passo do rotor de cauda que empurra (ou puxa) a cauda do helicóptero mais para um lado ou para o outro conforme mais ou menos torque aplicado e consequentemente gerado maior ou menor "momentum".

O Colectivo.
A mão esquerda opera o colectivo. É uma "alavanca" que está à esquerda do piloto e que num sentido lato da coisa podemos dizer que é o que de facto dá "potência" ao helicóptero. Na verdade nao é assim. O que fazemos ao "puxar" colectivo é aumentar o ângulo das pás do rotor principal de forma que ele vai eleva-se, resultante da sustentação gerada. Mas isso cria arrasto*, logo, é precisa mais força da turbina tansmitida ao eixo do rotor principal para manter o mesmo número de rotações no rotor ( que tem que ser constante). Isso é feito através do que se chama vulgarmente "mecanismo antecipador" que está intimamente ligado à FCU, (fuel control Unit) e que debita mais ou menos combustível para produzir a potência requerida no momento para manter as referidas rotações. O mesmo quando se baixa colectivo. É dado à FCU a informação que o ângulo das pás está a diminuir, logo as rotações vao subir, portanto é necessário uma diminuição do caudal de combustível e ar comprimido para manter as rotações constantes. Isto num motor de reacção, porque num motor de combustão interna (piston) o piloto ainda tem que controlar o Throtlle para esse efeito (admissão de combustível - "manifold pressure gauge"). Normalmente é um punho acelerador que está na ponta do colectivo. Isto processa-se em centésimos de segundo.

Todos estes movimentos estao interligados. Se puxamos colectivo, teremos obrigatóriamente uma guinada à esquerda ou direita (conforme o sentido de rotação do rotor principal) o que obriga a compensar com pedal, o que por sua vez implica a uma correcção com cíclico, pois o rotor fica descompensado. Qualquer accção num dos comandos obriga a interferir com os outros dois (3 no caso de ser um motor de "Piston")

A dificuldade aqui reside, na devida antecipação destes movimentos para que se consiga uma linha de voo ou estacionário, perfeitos (ou quase)
Esse grau de diculdade aumenta em manobras junto ao chão, com pouca velocidade, presença de obstáculos, comunicações, gestão de cockpit, navegação, perfomance, limitações e visiblidade bem como restrições de espaço aéreo a serem geridas (workload). O voo estacionário com ou sem carga suspensa é o mais difícil de manter pois o helicóptero na verdade reune forças que se contrapõem á aerodinâmica pura e voa contrariando essas mesmas forças como já demonstrei. à medida que a velocidade aumenta, aumenta a estabilidade do voo.

*1 - 3ª Terceira lei de Newton ou lei de acção e reacção:
Para toda força aplicada, existe outra de mesmo módulo, mesma direcção e sentido oposto.

*2 - Arrasto: 
Na dinâmica dos fluidos, arrasto é a força que faz resistência ao movimento de um objeto sólido através de um fluido (um líquido ou gás). O arrasto é feito de forças de fricção (atrito), que agem em direção paralela à superfície do objeto (primariamente pelos seus lados, já que as forças de fricção da frente e de trás se anulam), e de forças de pressão, que atuam em uma direção perpendicular à superfície do objeto (primariamente na frente e atrás, já que as forças de pressão se cancelam nas laterais do objeto). Ao contrário de outras forças resistivas, como o atrito, que é quase independente da velocidade, forças de arrasto depende da velocidade. (In: Wikipédia)

Feliz Natal e próspero Ano Novo!

Rotor Head Animation

Espectacular demonstração gráfica do funcionamento da cabeça de rotor do S-61 Sea King. Estão demonstrados de várias perspectivas os efeitos dos "inputs" de cíclico e colectivo. Muito didáctico.

Draft

AS 350B3 Tecnical Data

AS 350B3 Tecnical Data
by Eurocopter

DOWNLOAD -- http://www.eurocopter.com/site/docs_wsw/RUB_495/350B3-09-101-02.pdf

What to choose?

Fluxo induzido (downwash) em helicópteros

[Artigo transcrito de uma página braliseira]

O downwash é causado pelo fluxo de ar descendente produzido pelo rotor principal dos helicópteros no efeito fora de solo (OGE), no pairado em efeito solo (IGE), quando ele é mais pronunciado, ou até mesmo no táxi. Este fluxo atinge a superfície abaixo do disco rotor quando houver ângulo de passo positivo nas pás causando um fluxo de ar em todas as direções. Outro fluxo de ar surge próximo as pontas das pás fazendo com que o ar retorne ao rotor principal pela parte superior do disco rotor.



Imagem extraída do Rotorcraft Flying Handbook, da FAA (Federal Aviation Administration).

Caso haja objetos leves e soltos na superfície próxima de um helicóptero realizando voo pairado ou taxiando, há grande probabilidade de choque com as pás do rotor principal, com o rotor de cauda ou até mesmo seu arremesso contra a vizinhança (pessoas, hangares, outros helicópteros, residências etc). Helicópteros maiores, com maior disco rotor, produzirão efeito mais acentuado.

Quando o helicóptero realizar voo pairado em vento calmo, o downwash é produzido em todas as direções. Quando taxiando (helicóptero com esqui ou com rodas no trem de pouso) produzirá um downwash para trás do helicóptero, ou seja, no sentido da cauda, empurrando qualquer objeto solto para trás.



Como prevenir

Alguns cuidados devem ser tomados por aqueles que frequentam os pátios dos hangares, principalmente alunos que não estão familiarizados com a operação de helicópteros, e os próprios pilotos/instrutores:

No pátio:

• Atenção para não deixar objetos soltos no pátio/helicóptero ou que se desprendam facilmente do corpo, quando realizando inspeção pré-voo e pós-voo:
- check-list
- nota de abastecimento
- peso e balanceamento
- recipiente de óleo vazio e tampa
- garrafa para drenagem de combustível e tampa
- boné
- blusa

• Em alguns momentos do dia, a porta do lado esquerdo dos helicópteros de instrução é retirada para melhorar a ventilação da cabine em dias ensolarados. Atenção para não deixar objetos soltos no momento do pré-voo (nota de abastecimento, peso e balanceamento etc.), pois poderão voar com um simples vento ou pelo downwash de um helicóptero.

• Quando estiver fora da cabine, porém inspecionando o interior do helicóptero, tenha atenção aos helicópteros acionados nos spots do próprio pátio e do pátio vizinho, segurando a porta ou a janela de inspeção com uma das mãos;

• As portas devem sempre estar fechadas e travadas, quando não se tiver inspecionando o interior da aeronave;

• Atenção ao notar que a grama tenha sido cortada recentemente próximo ao pátio ou local de pouso, pois algum detrito ou resíduo pode retornar ao rotor principal. Se ocorrer qualquer contato, realizar inspeção pós-voo com maior atenção, relatando o ocorrido ao piloto/instrutor seguinte e ao mecânico, dependendo da gravidade.

Ao acionar/cortar o motor:

• Extremo cuidado quando houver outro helicóptero de maior porte pousando no spot vizinho ou acionando seu motor (motor em idle – marcha lenta). O downwash do helicóptero vizinho poderá ocasionar um flapeamento excessivo das pás, podendo ocorrer um choque com o cone de cauda. Para evitar este efeito, mantenha o motor/rotor na sua RPM máxima (governador atuando) ao notar a aproximação de um helicóptero maior no pátio ou do seu acionamento.

Em locais desconhecidos:

• Quando pairar em área gramada, assegure que a superfície esteja livre de objetos soltos (grama cortada, galhos soltos etc.);

• Evitar pairar sobre superfície com areia/poeira/cascalho (quadras de futebol, praia, por exemplo) ou sobre a água, pois além de poder alterar a visibilidade do piloto, segundo estudos da Nasa, pode transportar detritos para o rotor principal ou rotor de cauda, ocasionando desgastes nos seus componentes (pás, por exemplo). Se ocorrer qualquer contato, realizar inspeção pós-voo com maior atenção, relatando o ocorrido ao piloto/instrutor seguinte e ao mecânico, dependendo da gravidade.



Referências:

Helicopter Flying Handbook. U.S. Department Of Transportation. FAA-H-8083-21A, 2012.

O’Brian, Thomas C.: An Experimental Study of the Effect of Downwash from a Twin-Propeller VTOL Aircraft on Several Types of Ground Surfaces. NASA TN D-1239, 1962.

Wiki Rotorcraft Flight Manual
http://wikirfm.cyclicandcollective.net/ground-lessons/downwash/

Heli Hub – The Helicopter Search Engine
http://helihub.com/2011/10/19/downwash-alert-three-incidents-in-a-week/

KAMOV - KA32A11bc

KAMOV - KA32A11bc

Multipurpose Helicopter

EMA, Empresa de Meios Aéreos SA - Ministério da Administração Interna.

 

 

 

 

Kamov KA32 com o indicativo HESA02, no Incêndio de Olival, Ourém. REG CS-HMN

Tripulação: Fedor Kitsun, Luís Carvalho.
 

 

Feliz Natal!

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