TEORIA DE VOO HELICÓPTERO
Autor: Fabiano Bispo | Publicado: 2015-09-16T13:26:00-07:00

APOSTILA DE HELICÓPTERO
TEORIA DE VÔO
PROF. SÉRVULO
1
ÍNDICE
Tipos de Vôo ...........................3
Vôo pairado ............................3
Arrasto de Fuselagem ...................4
Efeito de Cone .........................4
Efeito de Solo .........................5
Ressonância com o Solo .................5
2
Vôo com deslocamento ...................5
Efeito Pendular ........................7
Dissimetria de Sustentação .............7
Sustentação de Deslocamento ............8
Fluxo Transverso .......................8
Distribuição da Sustentação ............9
Estol ..................................9
Curva do Homem Morto ..................12
Fator de Carga ........................12
Velocidades............................13
Auto-rotação ..........................13
Estabilidade ..........................15
Precauções Gerais .....................16
Condições de vôo X Performance .......17
Manobras de Vôo .......................19
Dicas para um bom vôo .................26
TEORIA DE VÔO
TIPOS DE VÔO
O helicóptero, por possuir asas rotativas, tem a capacidade de executar o vôo
pairado, pois as pás estão em deslocamento em relação ao vento, e o vôo com
deslocamento.
VÔO PAIRADO (rover – do inglês Hover)
Tipo de vôo no qual o helicóptero se encontra imóvel em relação a um ponto, diz-se
do helicóptero em vôo pairado, está roverando. Teoricamente, a velocidade no vôo
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pairado não é zero, pois, a velocidade do helicóptero depende da velocidade do
vento relativo (para a aerodinâmica tanto faz, o corpo ou o vento em
deslocamento), sendo a posição do disco de rotação, inclinada na direção contrária
e na mesma intensidade do vento, na qual o helicóptero terá todas as reações de
que como estivesse voando horizontalmente na velocidade do vento.
No pairado existem três grandes forças verticais que na realidade resumem-se a
duas, que são iguais, porém em sentido contrário. São elas: Sustentação ( L ) e
Peso( W ), que é acrescido da terceira força que é o Arrasto de Fuselagem (DF ou
DP).
No vôo pairado, sem vento, a sustentação é uniforme, as duas metades do disco de
rotação (esquerda e direita) estão operando com a mesma velocidade aerodinâmica,
ângulos de ataque iguais e, portanto sustentação igual em todo o disco. Nesta
situação o disco de rotação e as estrelas estacionária e rotativa estão paralelos
entre si e ao solo, entretanto, a rigor, todo o conjunto está ligeiramente
inclinado para a esquerda (helicópteros anti-horário) para compensar o torque, na
verdade para compensar a deriva para a direita provocada pelo rotor de cauda.
O empuxo resultante das forças do rotor principal é para cima, de modo que é
exercida sobre a massa de ar uma força para baixo.
NOTA: O peso máximo de decolagem e o teto máximo para o vôo pairado podem ser
definidos pela limitação de potência, melhor do que pela capacidade aerodinâmica
de sustentação do rotor principal.
ARRASTO DE FUSELAGEM (DF OU DP)
É o arrasto provocado pelo ar jogado para baixo, pelo rotor principal, que vai de
encontro com a fuselagem. É uma força na perpendicular do vento relativo, portanto
uma força vertical que não colabora em nada para a sustentação, tem sentido
contrário a esta. É um dos fatores que limitam o teto máximo no vôo pairado, sendo
uma característica deste tipo de vôo, pois, em deslocamento (+/- 15 MPH) esta
força desaparece, devido á inclinação do disco de rotação e ao aparecimento do
vento relativo, fazendo com que o ar jogado para baixo incline-se para trás.
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EFEITO DE CONE
É o enflexamento excessivo (para cima) das pás do rotor principal que não giram no
plano recomendado, causando além de uma perda muito grande da sustentação (diminui
a área útil de sustentação), um esforço muito grande de flexão nas pás, podendo
resultar na quebra destas.
É provocado pela composição de duas grandes forças: sustentação e centrífuga
(aumento da sustentação e decréscimo da centrifuga). É agravado em atitude de
cabradas, curvas ou manobras bruscas, peso excessivo, ventos ascendentes e
principalmente baixa RPM, fatores que aumentam consideravelmente o fator carga.
OBS: - A diminuição da RPM acentua o efeito de cone, aumentando a possibilidade de
quebra das pás;
- O aumento excessivo da RPM provocará uma antecipação do efeito de
compressibilidade, como também uma quebra das pás (largar a pá do punho) causada
pelo aumento da força centrífuga.
Por este motivo existe um limite de RPM (estipulado pelo fabricante do
helicóptero) tanto para mais como para menos.
NOTA: Um certo cone é tolerado e inevitável, principalmente nos rotores
articulados (movimento livre das pás) não podendo, entretanto, ter um ângulo muito
acentuado, o que caracteriza o Efeito de Cone.
EFEITO DE SOLO (FLUTUAÇÃO)
É o ganho extra de sustentação que o helicóptero adquire, sendo máximo quando se
encontra no vôo pairado até uma altura máxima de metade do diâmetro do rotor
principal, resultando em um aumento do teto do helicóptero no vôo pairado. A
partir desta altura, metade do diâmetro do rotor principal, perde completamente a
sua eficácia.
É uma consequência do ar comprimido (alta pressão) pelo rotor principal, contra o
solo, formando um colchão de ar abaixo da área de cone. A direção e a quantidade
de ar são de grande importância, sendo o efeito diretamente proporcional ao ângulo
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de ataque das pás do rotor principal, neste caso tem maior importância que a RPM,
provocando um aumento da densidade do ar abaixo do disco de rotação que voltará de
encontro ao rotor principal, aumentando a sustentação deste.
É a aplicação da Terceira Lei de Newton, onde o helicóptero está “tentando
empurrar a Terra para baixo”.
O tipo de terreno também é de grande importância, pois quanto mais consistente e
plano for o terreno, maior a quantidade de ar defletida (para cima e para fora)
aumentando a sua eficiência, perdendo eficácia em grama, capim alto e água onde o
efeito é praticamente desprezível. Ao sair dos parâmetros do efeito de solo, a
pressão positiva (alta) abaixo de área do cone dissipa-se rapidamente.
É conhecido internacionalmente pelas siglas:
IGE (In Ground Efect) = Dentro do Efeito de Solo
OGE (Out Ground Efect) = Fora do Efeito de Solo
Ver vídeo da saída do Efeito de Solo, AFUNDAMENTO, na pasta VIDEOS AVIAÇÃO
RESSONÂNCIA COM O SOLO
É sentida como uma vibração violenta e progressiva, devido ao desequilíbrio do
colchão de ar sob o rotor principal. É causada pela descentralização do centro de
massa do rotor, que por sua vez é causado pelo movimento de avanço e recuo da pá.
Muita atenção: esta vibração pode destruir o helicóptero em questão de segundos.
A ressonância é sempre uma probabilidade, que só ocorrerá com o helicóptero dentro
do efeito de solo.
Sendo que a probabilidade aumenta bastante em helicópteros com: rotor articulado,
amortecedores de arrasto descalibrados, pneus e amortecedores no trem de pouso
descalibrados, terrenos acidentados ou de consistência diferente, engrazamento e
desengrazamento do rotor com o motor, cheque de magnetos, táxi, pousos e
decolagens.
Correções:
1 – Se com RPM (potência) suficiente, tirar o helicóptero imediatamente do efeito
de solo;
2 – Se com baixa RPM (potência), fechar toda a manete, coletivo em mínimo e
aplicar o freio do rotor (com as devidas precauções).
Ver vídeo GROUND RESONANCE, RESSONÂNCIA 1 e 2, na pasta Vídeos Aviação.
Faça o Teste GR I
VÔO COM DESLOCAMENTO
Devido à maneira com a qual emprega as asas o helicóptero pode fazer três tipos de
vôo, que são: Pairado (sem movimento em relação ao solo), Vertical (sustentação
maior que o peso) e Horizontal (tração maior que o arrasto).
Vertical
Com o helicóptero no pairado puxa-se o coletivo, alterando o ângulo de ataque das
pás coletivamente (em todos os setores do plano de rotação as pás tem o mesmo
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ângulo de ataque), tendo-se uma maior ou menor sustentação (coletivo para cima ou
para baixo), com mais coletivo a sustentação fica maior que o peso fazendo o
helicóptero subir.
Tração = arrasto Tração = arrasto
Sustentação maior que peso = vôo ascendente Sustentação menor que peso = vôo descendente
Horizontal
Nas aeronaves de asas fixas, a força de tração é obtida da força provocada pela
hélice, puxando o ar para trás. Nas aeronaves de asas rotativas é obtida pela
inclinação do vetor sustentação que decompõe com o peso, fato muito mais complexo
e que gera várias outras forças, algumas benéficas e outras maléficas ao vôo.
A força de tração é conseguida pela inclinação do comando cíclico (ângulos
diferentes em cada setor do plano de rotação – através da unidade misturadora),
aumentando a sustentação na metade traseira e diminuindo na metade dianteira do
plano de rotação, fato que provocará uma inclinação neste. Esta inclinação deve-se
exclusivamente a mudança de passo cíclica (ângulos diferentes para cada setor que
a pá se encontre).
Com a decomposição da sustentação em duas forças, uma vertical (R.A – resultante
aerodinâmica) e outra inclinada na direção da metade mais baixa do plano de
rotação, sendo que é desta combinação de forças (peso e sustentação) que surgirá a
força de tração. Que é uma força na horizontal, portanto mesma direção e sentido
contrário ao vento relativo.
Ao aparecer a tração, tem-se o aparecimento do efeito pendular (o helicóptero –
fuselagem - tem a tendência de inclinar-se no mesmo sentido do plano de rotação);
mais a diminuição da sustentação em função da inclinação do plano de rotação e a
perda do efeito de solo, faz com que o helicóptero tenha a tendência de afundar
por inteiro no início do deslocamento, havendo uma necessidade de maior potência
para manter-se a altura do vôo. A tração é inversamente proporcional a
sustentação; maior tração, maior inclinação do disco de rotação, resultando em uma
menor sustentação.
Desta forma chega-se a conclusão que a direção e velocidade são uma consequência
direta do batimento forçado pelo comando cíclico.
Tração maior que arrasto = vôo em aceleração
Tração menor que arrasto = vôo em desaceleração
OBS: Devido a inclinação do plano de rotação para um aumento da velocidade, a sustentação diminuirá,
e com a diminuição da velocidade, a sustentação, aumentará.
EFEITO PENDULAR
Nos helicópteros o CP fica muito acima do CG, e quando um deles é deslocado, cria
uma tendência para que o CG se alinhe com a força de sustentação, iniciando um
movimento pendular (igual ao pendulo de um relógio).
É o movimento lateral ou longitudinal, característico das aeronaves de asas
rotativas que se progressivo pode tornar o helicóptero incontrolável, chegando a
ponto de “derrubá-lo”.
Surge por causa da inércia da fuselagem em acompanhar o movimento de inclinação do
plano de rotação e pelo Efeito da Rigidez Giroscópica que tende a manter um corpo
em seu momento de equilíbrio, que no caso do helicóptero é bem acentuado devido a
distância entre o rotor e a fuselagem, fazendo com que o mastro tenha a tendência
de alinhar-se perpendicularmente ao plano de rotação. O Efeito Pendular é agravado
com comandos ou correções bruscas no cíclico.
Em caso de entrar-se neste efeito o procedimento mais correto será a parada total
da mão (comando cíclico), e não tentar a correção da tendência.
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cíclico em neutro cíclico no sentido longitudinal cíclico no sentido lateral
Ver vídeo PENDULAR (PIASECKI H21, na pasta Vídeos Aviação).
DISSIMETRIA DE SUSTENTAÇÃO (EFEITO TRANSLACIONAL)
Foi o fato que mais problemas trouxe para o desenvolvimento do helicóptero, sendo
somente, resolvido por Juan de La Cierva, na década de 20.
Dissimetria de Sustentação ou Efeito Translacional é a desigualdade de sustentação
entre a metade direita do plano de rotação (pá que avança) e metade esquerda (pá
que recua). Essa desigualdade deve-se a velocidade do ar que passa sobre as pás
(velocidade aerodinâmica). A pá que avança tem uma velocidade aerodinâmica maior
que a pá que recua, sendo a sustentação igual à massa de ar que passa por um
aerofólio na unidade de tempo, tem-se maior sustentação na metade direita do plano
de rotação.
Manifesta-se no início do deslocamento (no vôo pairado, sem vento, a velocidade
aerodinâmica das pás é igual nas duas metades do plano de rotação). Porém, quando
é iniciado o deslocamento, a pá que avança terá maior sustentação em relação a que
recua, embora a RPM seja a mesma, a velocidade aerodinâmica é maior na pá que
avança, fazendo com que o helicóptero tenha a tendência de: girar “touneaux”
(rolamento) para a esquerda.
A solução para este problema é alterar a sustentação através da mudança de passo
cíclica, pá que avança, maior sustentação, menor ângulo de ataque; pá que recua,
menor sustentação, maior ângulo de ataque. Esta mudança de passo cíclica é
conseguida pelo uso da Unidade Misturadora (Swash Plate). Por uma ação do cíclico
tem-se a inclinação da estrela estacionária, que por sua vez, através de
rolamentos, inclinará a estrela rotativa que está ligada ao rotor principal por
hastes, alterando o ângulo de ataque de cada pá de acordo com o setor do plano de
rotação que esta se encontre.
Desta forma tem-se uma sustentação igual em todo o plano de rotação, fazendo o
helicóptero deslocar-se em velocidade constante, porque para aumentar a velocidade
tem-se que inclinar mais o plano de rotação, desigualando novamente a sustentação,
tendo um novo ângulo para cada setor que a pá se encontre, equalizando novamente a
dissimetria de sustentação.
NOTA: 01- As explicações acima têm como base os helicópteros que giram o seu rotor
principal no sentido anti-horário, para os helicópteros horários tem-se os mesmos
efeitos porém com lados invertidos.
02- O rotor de cauda também sofre o problema da dissimetria de sustentação
que é anulada pelo batimento em conjunto de suas pás.
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Ver mudança de passo no heloblades, na pasta adicional.
SUSTENTAÇÃO DE DESLOCAMENTO (EFEITO DE TRANSLAÇÃO)
É a sustentação adicional que o rotor principal desenvolve quando o helicóptero
entra no vôo com deslocamento horizontal. Sendo efetiva quando o helicóptero
atinge a velocidade de +/- 15 MPH, devido ao aumento da eficiência do rotor
principal; a velocidade do ar induzido para baixo soma-se a velocidade de
deslocamento, fazendo com que o ar passe mais facilmente pelo rotor. Neste caso, a
potência requerida será menor, porém, crescendo com a velocidade, sendo mais
eficaz entre as velocidades de 40 a 60 MPH.
Para velocidades superiores a 60 MPH, quando as resistências parasitas vencem o
efeito de translação, a potência requerida deve aumentar (em maior proporção) com
a velocidade, necessitando de maior potência para manter a altitude.
FLUXO TRANSVERSO
É a diferença de arrasto entre a parte dianteira e traseira do disco de rotação,
causada pelo ar desviado pela dianteira (maior velocidade para cima) e na parte
traseira (maior velocidade para baixo), resultando numa maior permanência das
partículas de ar sobre o aerofólio, devido ao maior ângulo de ataque (pá que recua
– setor traseiro esquerdo). Este fato gera um arrasto induzido maior na parte
traseira do disco, provocando, além de uma vibração lateral de 2:1 (freqüência
intermediária), uma tendência no rotor principal em cabrar, sendo esta tendência
diretamente proporcional à velocidade de deslocamento, sendo mais acentuada entre
as velocidades de 11 e 23 MPH.
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DISTRIBUIÇÃO DA SUSTENTAÇÃO
Pelo tipo de asa (rotativa) que possui, pode-se distinguir “várias sustentações”
no vôo do helicóptero, que são: Em torno do aerofólio (extra e intradorso), ao
longo da pá (raiz e ponta) e ao longo do disco.
1 - Em torno do aerofóli o – De acordo com o Princípio de Bernoulli, se a velocidade
do ar aumenta sua pressão estática diminui. Como o ar é acelerado no extradorso,
este terá uma menor pressão estática, colaborando com um percentual que varia de
70 a 100 % da sustentação. Com a desaceleração do ar no intradorso, tem-se maior
pressão estática, que vai colaborar com um percentual que varia de 00 a 30 % da
sustentação. Desta forma pode-se chegar a conclusão que o maior percentual de
sustentação vem do diferencial de pressão entre extra e intradorso, em relação ao
ar que é jogado para baixo pelas pás do rotor principal.
2 - Ao longo da pá (raiz, intermediária e ponta ) – Apesar de girar com a mesma RPM,
a ponta da pá tem uma velocidade aerodinâmica maior que a raiz (velocidade da
ponta em torno de 500 MPH – velocidade da raiz em torno de 00 (zero)MPH), como a
sustentação varia com o quadrado da velocidade, a ponta da pá tem uma sustentação
muito maior que a raiz. Para compensar esta distribuição desigual da sustentação,
a pá apresenta uma torção em torno de seu eixo longitudinal, onde, na raiz o
ângulo de ataque é maior que o da ponta, ficando a estação intermediária como a
que mais colabora para a sustentação ao longo da pá.
3 - Ao longo do disco de rotação (parte dianteira x traseira, través direito x
esquerdo) – No vôo pairado ou retilíneo uniforme, vôo de cruzeiro (sem aceleração
e/ou curva), a sustentação é igual em todo o disco de rotação. Fora destas
situações, a sustentação será desigual em determinadas partes do disco, dependendo
do comando (cíclico) utilizado. Com aceleração positiva a sustentação será maior
na parte traseira do disco, em curvas para a direita maior na esquerda e viceversa.
Faça o teste GR II
ESTOL
É a perda de sustentação repentina, devido a separação dos filetes de ar do
aerofólio, produzindo um fluxo no sentido reverso (turbilhonamento). Neste momento
o ar, turbilhonado, aumenta a pressão no extradorso, diminuindo ou acabando com o
diferencial de pressão, principal fator de sustentação. No perfil simétrico este
fato é retardado devido ao pequeno “passeio” do centro de pressão.
O estol pode ser antecipado por vários fatores, entre estes se destaca a altitude,
devido a baixa densidade do ar, sendo também antecipado a baixa altitude, porém
com elevada umidade e altas temperaturas.
No helicóptero pode-se destacar os estois de: Potência, Turbilhonamento, Pá e
Ponta de pá.
ESTOL DE POTÊNCIA
Tem como característica a velocidade nula, sendo agravado em situação de baixa RPM
e baixa densidade. Surgindo da tentativa de fazer o vôo pairado, principalmente
fora do efeito de solo, não sendo suficiente a potência para tal. Situação esta
que leva a um grande ângulo de ataque, porém, o helicóptero começa a afundar com
razão de descida crescente.
RECUPERAÇÃO: Coletivo em mínimo (a pá está com grande ângulo de ataque, exigindo
uma maior potência e uma maior RPM), cíclico para frente (na tentativa de ganhar a
sustentação de deslocamento), e RPM para o máximo recomendado (sustentação varia
com o quadrado da velocidade – RPM).
OBS: No vôo pairado ou em baixa velocidade há de se prestar especial atenção
quando se voa de um local de alta densidade para um local de baixa densidade,
devido ao estol de potência.
ESTOL DE TURBILHONAMENTO (ANEL DE VORTICIDADE)
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Caracteriza-se pelo turbilhonamento excessivo do ar causado pela passagem o
aerofólio chegando a criar um anel de vórtice em toda a área da pá, quando se
perde toda a sustentação, que resultará em um afundamento violento do helicóptero.
Podendo ocorrer em duas fases: no vôo com potência e no vôo sem potência (autorotação).
VÔO COM POTÊNCIA: Pode ocorrer em uma grande razão de descida com pouco ou nenhuma
velocidade de descolamento horizontal. Como a aeronave esta descendo, pega o ar
turbilhonado, na área abaixo do rotor, turbilhonando-o ainda mais e assim
sucessivamente, até criar o anel de vorticidade ao longo da pá. Neste ponto o
helicóptero começa a afundar violentamente e os comandos atuam com um retardo
considerável.
RECUPERAÇÃO: Coletivo em mínimo para diminuir o turbilhonamento; cíclico à frente,
para ganhar a sustentação de deslocamento e deixar o ar turbilhonado para trás e
RPM no máximo recomendado.
Obs: A razão de descida crítica varia de acordo com o peso, RPM do rotor,
altitude, densidade e outros fatores pertinentes, porém uma maior incidência foi
percebida entre +/- 500 e 1000’, com velocidade inferior a 30 Kt.
Descida vertical com potência muito acentuada
VÔO SEM POTENCIA (AUTO-ROTAÇÃO): Pode ocorrer no momento seguinte ao flare (parada
rápida), no qual é acionado o coletivo, para cima, a fim de amortecer o pouso.
NOTA: Em auto-rotação o fluxo do ar no motor principal tem seu sentido invertido,
passando de baixo para cima, estando turbilhonado na área acima do rotor. Quando o
coletivo é acionado puxa este ar para baixo, podendo criar o anel de vorticidade.
RECUPERAÇÃO: Mesmo procedimento do item anterior.
ESTOL DE PÁ
É o principal fator da limitação de velocidade do helicóptero no vôo para frente,
resultando na perda de sustentação da pá que recua devido ao seu grande ângulo de
ataque.
A pá que recua tem uma velocidade aerodinâmica muito menor que a pá que
avança (dissimetria de sustentação), para compensar esta falta de sustentação ela
trabalha com um ângulo de ataque muito maior. À medida que aumenta a velocidade, o
ângulo também é aumentado, podendo chegar a um limite máximo, ultrapassando o
ângulo de estol e perdendo a sustentação.
Este estol começa na raiz da pá (maior ângulo) caminhando para a ponta, sendo
sentido com maior intensidade quando estola a região intermediária (região de
maior sustentação).
O estol da pá que recua, acontece no través esquerdo (posição 270º), momento que a
pá está mais a favor do vento relativo. Porém só é sentido 90º depois (precessão
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giroscópica), na parte traseira do disco de rotação (posição 180º). Este fato
resultará em uma violenta cabrada do helicóptero.
Nota: Esquema para helicóptero anti-horário
Fatores que podem antecipar ou agravar o Estol de pá: Peso excessivo, Elevada
altitude densidade (AD – ar rarefeito), Baixa RPM do rotor principal, Manobras
bruscas, posicionamento do CG e o principal fator Elevada velocidade.
Recuperação: Coletivo em mínimo para diminuir o ângulo de ataque, cíclico para
trás para diminuir a velocidade, RPM no máximo recomendado para aumentar a
sustentação.
Grande ângulo de ataque
ESTOL DE PONTA DE PÁ (EFEITO DE COMPRESSIBILIDADE ou ESTOL DE MACH)
O estudo do fenômeno da compressibilidade do ar é muito complexo, fugindo ao
objetivo desta apostila, onde, porém, torna-se necessário uma pequena explicação
deste fenômeno.
No vôo subsônico, o ar é considerado um fluido incompressível, podendo ser
desprezadas as variações de densidade e temperatura, causadas pelo movimento do
aerofólio. Quando a velocidade de escoamento do ar atinge velocidade próxima a do
som, o ar passa a ser um fluido compressível, daí o termo “efeito de
compressibilidade”, variando completamente o seu comportamento.
A compressibilidade surge com a formação da onda de choque sobre o aerofólio em
velocidade muito elevada (velocidade transônica). A onda de choque por sua vez
surge com a desaceleração muito rápida do escoamento do ar, deslocando os filetes
de ar (camada limite), ocasionando um turbilhonamento e a consequente perda
repentina de sustentação ou estol.
O estol de ponta de pá é causado por velocidade excessivamente alta, portanto,
afetará primeiro a ponta da pá que avança. Causando uma vibração e uma tendência
de rolamento para a direita do helicóptero.
Recuperação: Coletivo em mínimo, cíclico para trás e manter a RPM (que não pode
ser aumentada, que neste caso aumentará a velocidade da pá, aumentando o efeito do
estol).
RECUPERAÇÃO DOS VÁRIOS TIPOS DE ESTOL
ESTOL COLETIVO CÍCLICO MANETE CARACTERÍSTICA
VELOCIDADE NULA
POTÊNCIA MÍNIMO FRENTE MÁXIMO FALTA DE POTÊNCIA
TURBILHO MÍNIMO FRENTE MÁXIMO POUCA VELOCIDADE
NAMENTO GRANDE RAZÃO DE DESCIDA
PÁ MÍNIMO TRÁS MÁXIMO PÁ QUE RECUA
MUITO ÂNGULO
PONTA DE MÍNIMO TRÁS MANTER PÁ QUE AVANÇA
PÁ MUITA VELOCIDADE
OBS: No quadro acima, rpm (manete) no máximo, significa no máximo recomendado pelo
fabricante da aeronave.
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CURVA DO HOMEM MORTO (RELAÇÃO ALTURA X VELOCIDADE).
É o gráfico determinado por eixos cartesianos com dados de altura x velocidade,
identificando as partes do envelope de vôo a partir das quais pode ser efetuado um
pouso com segurança após uma pane do motor. Enfim, mostra as condições em que se
deve operar o helicóptero com margem de segurança.
Este gráfico é normalmente encontrado no Manual de Vôo, sendo específico para cada
tipo de helicóptero.
OBS: Não é necessário encontrar-se em vôo curvilíneo para estar dentro da “curva
do homem morto”, em vôo retilíneo também se pode estar dentro dela. O termo curva
vem do desenho descrito pela linha do gráfico.
Área A – Pode-se efetuar um pouso em auto-rotação, com segurança.
Área B – Impossível estabelecer um planeio em auto-rotação em caso de pane no
motor, por motivo da grande desaceleração do rotor principal, causada pelo grande
ângulo de ataque, baixa velocidade e pouca altura.
Área C – Quase impossível estabelecer um planeio pela grande desaceleração do
rotor principal, sendo que um pouso somente seria possível em área pavimentada,
pois o contato com o solo seria com grande velocidade, pois a pequena altura não
permitiria uma maior redução da velocidade.
Área D – Praticamente impossível estabelecer um planeio em auto-rotação, pelas
mesmas razões de “C”, sendo que o pouso exigirá uma grande habilidade do piloto,
mesmo em área pavimentada, pois, o contato com o solo se daria a uma velocidade
muito alta (além do limite) e de uma forma bastante violenta.
FATOR CARGA
É o peso do helicóptero medido na cabeça do rotor principal, que em caso de
curvas, parada rápida, recuperação de mergulho ou manobras bruscas, aumenta
consideravelmente podendo levar à quebra das pás do rotor principal.
O fator carga varia na razão direta do co-seno do ângulo da inclinação da curva ou
manobra, de tal forma que no vôo retilíneo horizontal o fator carga será igual
a 1 G (uma gravidade ou um peso do helicóptero).
Este aumento de peso dá-se pelo aparecimento de mais uma força que vai atuar sobre
a fuselagem, puxando-a para fora do centro do movimento curvilíneo; que é a força
centrífuga.
O aparecimento desta nova força acarretará uma diminuição na amplitude do disco,
diminuindo ainda mais a sustentação.
O fator carga é inversamente proporcional ao raio da curva, quando menor o raio,
maior o fator. Podendo ser calculado pela seguinte formula:
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N= W x _1___ ( N: fator carga, W: peso da anv, α: ângulo de inclinação do disco )
Cos α
VELOCIDADES
VNE (Velocidade Nunca Excedida) – É a velocidade limite para o helicóptero em
virtude de (em ordem decrescente): Estol de pá, Estol de ponta de pá, Potência
necessária, Esforço na estrutura.
Esta velocidade sofre uma variação (diminui) com os fatores que aumentam o ângulo
de ataque da pá que recua, que são: altitude densidade, peso, baixa rpm no rotor
principal, posição do cg e turbulência.
OBS: Mesmo restando amplitude do comando esta velocidade não deve ser
ultrapassada.
Velocidade de Menor Ângulo de Descida (máximo alcance) – É a velocidade que
permite ao helicóptero percorrer uma maior distância, principalmente no caso de
pane no motor. Em caso de uma descida normal esta será a velocidade recomendada,
pois permite um melhor planeio.
No caso de descida, é menor que a de menor razão de descida.
Velocidade de Menor Razão de Descida (máxima autonomia) – Permite que o
helicóptero voe por mais tempo.
Velocidade de Máximo Ângulo de Subida – O helicóptero sobe com o maior ângulo
possível, sendo ideal para decolagem em área restrita, pois permite livrar os
obstáculos mais facilmente. Mesmo durante uma decolagem normal é recomendado o uso
desta.
No caso de subida, é menor que a de máxima razão de subida.
Velocidade de Maior Razão de subida – Permite ganhar altura o mais rápido
possível, é a velocidade que deixa uma maior potência disponível.
Faça o teste GR III
AUTO-ROTAÇÃO
É a capacidade que o helicóptero tem de manter suas pás girando, no mesmo sentido
e velocidade, no caso de uma falha do motor, assegurando a perfeita
manobrabilidade da aeronave e permitindo um pouso com segurança em condições de
emergência.
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Em auto-rotação as pás se mantêm girando por efeito aerodinâmico e por ação
mecânica da roda livre, que libera o rotor do motor (desengrazamento). O fluxo de
ar tem seu sentido invertido, passando pelo rotor principal de baixo para cima e
formando um grande ângulo de ataque (daí a necessidade de comandar coletivo em
passo mínimo imediatamente para que a RPM do rotor não caia em demasia).
Sentido do fluxo de ar durante a auto-rotação (reverso)
Para que o vôo e, principalmente, o pouso em auto-rotação seja seguros é
necessário que o piloto tenha conhecimento das velocidades de maior alcance e
menor razão de descida (é menor que a primeira), as quais variam de helicóptero
para helicóptero. Sendo a velocidade de +/- 60 MPH ideal para a maioria dos
helicópteros, dependendo da direção e velocidade do vento natural.
Operando o helicóptero com peso máximo, elevada AD e vento forte, a velocidade
deverá ser ligeiramente maior que a recomendada, para uma menor razão de descida;
por outro lado, com o helicóptero leve, baixa AD e vento fraco, a velocidade
deverá ser ligeiramente menor que a recomendada.
A falha do motor será percebida por uma forte guinada (esquerda nos anti-horários
e direita nos horários) e por um baixamento do nariz. Desta forma, o helicóptero
em auto-rotação terá a tendência de curva para o lado de rotação do rotor
principal e em picar.
Comandos a serem usados em auto-rotação.
-Cíclico – Depende da velocidade de deslocamento e da direção e velocidade do
vento (ligeiramente para direta, nos anti-horários, esquerda nos horários), e
ligeiramente para trás, anulando a tendência em picar.
Sendo necessário ter em mente que para uma boa auto-rotação deve-se levar em
consideração a altura do vôo, a velocidade de deslocamento e a rotação do rotor
principal.
-Coletivo – Em mínimo, o ar (de baixo para cima) mantém o rotor girando, desde que
seja comandado passo mínimo imediatamente.
-Manete de RPM – Totalmente fechada, em caso de auto-rotação real, para que em
caso do motor voltar a funcionar não haver um disparo de RPM; na auto-rotação
simulada, manter em marcha lenta, para que o motor não pare realmente.
-Pedais – Aplicar o pedal direito para manter a proa do helicóptero, não existindo
mais o torque do motor, não existe há necessidade do pedal esquerdo. Não aplicar o
pedal para fazer curvas, pois o uso do pedal pode roubar até 10% da potência do
rotor principal.
Em caso de variação de RPM durante a auto-rotação:
Disparo – Coletivo ligeiramente para cima, aumentando o arrasto, e
consequentemente diminuindo a RPM;
Queda – Cíclico ligeiramente para frente, aumentando a velocidade de deslocamento,
que vai aumentar a razão de descida, que por sua vez aumentará a velocidade do
fluxo de ar aumentando a RPM o rotor principal.
NOTA: 01- Um ganho momentâneo de RPM é conseguido levando-se o cíclico para trás,
porém, é um ganho momentâneo, pois quando o cíclico for levado a sua posição
inicial, a RPM voltará a cair.
02- No procedimento para auto-rotação com helicóptero pesado, vento forte,
helicóptero pesado e AD elevada, a velocidade deverá ser ligeiramente maior que a
recomendada, para uma menor razão de descida.
Com helicóptero leve, vento fraco, helicóptero leve e AD baixa, a
velocidade deverá ser ligeiramente menor que a recomendada, para uma menor razão
de descida.
03- Em curva a RPM tende a aumentar, quanto menor o raio de curva, maior a
tendência.
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04- Em auto-rotação a velocidade é o controle primário de razão de descida.
De zero a 60 MPH, grande razão de descida; 60 MPH, melhor razão de descida; acima
de 60 MPH, a razão de descida volta a aumentar.
1 e 2- coletivo em baixo (mínimo)
e manete de rpm toda fechada;
3- manter velocidade de deslocamento
e rpm do rotor principal;
4- flare- cíclico para trás, diminuindo
a velocidade de deslocamento;
5- cíclico para frente (ligeiramente a frente
do neutro, nivelando o trem de pouso com o
solo);
6- puxar coletivo, amortecendo o toque com o
solo.
ESTABILIDADE
Para um corpo estar em equilíbrio é necessário que todas as forças que atuam sobre
o mesmo estejam equilibradas por forças de mesma intensidade e direções opostas,
sendo que a soma dos momentos também deve ser nula.
O equilíbrio divide-se em Estático e Dinâmico.
.ESTÁTICO – Leva em consideração a tendência ao retorno ou não do helicóptero
quando perturbado, desprezando o estado do helicóptero após a
aplicação da força.
.ESTÁVEL (POSITIVO) – Tende a voltar a posição inicial de equilíbrio;
.INSTÁVEL (NEGATIVO) – Tende a afastar o helicóptero da posição inicial;
.INDIFERENTE (NEUTRO) – Tende a equilibrar-se em uma nova posição.
OBS: A tendência não garante o retorno e a permanência à posição inicial.
.DINÂMICO – Leva em consideração a resultante do movimento no tempo,
analisando a maneira que o helicóptero reage à força aplicada;
maneira como volta ou não a posição inicial.
.ESTÁVEL (POSITIVA) – Tende a voltar com oscilações de amplitude
decrescentes e suaves;
.INSTÁVEL (NEGATIVA) – Tende a retornar a posição inicial com oscilações
de amplitude crescentes e bruscas, não conseguindo
o objetivo;
.INDIFERENTE (NEUTRA) – Tende a retornar a posição de equilíbrio em uma
nova posição.
No helicóptero a estabilidade dinâmica positiva e neutra, só é encontrada com a
atuação do comando cíclico, pois seu vôo depende de uma determinada instabilidade.
OBS: A tendência em continuar na direção da força comprova a instabilidade
estática e o aumento da amplitude a instabilidade dinâmica.
ESTÁVEL
ESTÁVEL E DINÂMICO INSTÁVEL
ESTÁTICO INSTÁVEL INDIFERENTE
INDIFERENTE
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PRECAUÇÕES GERAIS
1) Faça um pré-vôo criterioso, isto pode salvar sua vida;
2) Não faça manobras acrobáticas;
3) Não cheque os magnetos em vôo;
4) Cuidado ao ajustar a mistura em vôo;
5) Taxi deve ser feito a baixa altura e baixa velocidade;
6) Checar carga útil antes do vôo (passageiros devidamente acomodados e com cinto
de segurança, bagagens balanceadas e amarradas, quantidade de combustível e
óleo);
7) Muita atenção quando for pairar a sotavento de um obstáculo (área de
turbulência);
8) Evitar o pairado dentro da Curva do Homem Morto;
9) Sempre faça um pairado, dentro de Efeito de Solo, antes de iniciar um vôo;
10) Em área turbulenta reduzir a velocidade e manter a RPM no recomendado;
11) Sempre clarear a área antes de uma manobra, principalmente quando praticando
auto-rotação, quando se deve, também clarear a área abaixo do helicóptero;
12) Cuidado com os objetos soltos dentro da cabine, inclusive os cintos de
segurança que não estão sendo utilizados devem ser travados, pois podem
prender os comandos;
13) Em qualquer tipo de vôo manter, se possível, dois referenciais externos;
Recomendações de Segurança
Voar bem (ter bom pé e mão) não significa voar com segurança, pois as condições
atmosféricas podem alterar consideravelmente a performance da aeronave e, também,
tem-se que levar em conta as limitações de uma determinada aeronave.
Todas aeronaves possuem um manual (Manual de Vôo) onde são encontradas todas as
informações de limitações e performance, que devem ser seguidas para um vôo
seguro.
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Não esquecer, que um bom pré-vôo evita uma porcentagem imensa de acidentes. E
neste pré-vôo, não esquecer de olhar o combustível (antes de qualquer deslocamento
da aeronave), tanto em quantidade como em impurezas.
Voar, sempre que possível, fora do limite da curva do homem morto, manter condição
de vôo, quando visual estimar com bastante precisão as distâncias necessárias.
Principalmente na aproximação, determinar a direção e velocidade do vento e
manter, sempre que possível, uma baixa razão de descida.
Assim como, também, deve-se estar atento para os obstáculos terrestres
(principalmente torres e cabos), tráfego aéreo, pássaros (principalmente quando em
bandos) e uma área para um possível pouso de emergência.
CONDIÇÕES DE VÔO x PERFORMANCE
Determinados fatores devem ser observados quando se estuda a performance de um
helicóptero, e dentre destes pode-se destacar a velocidade de deslocamento, peso,
densidade e vento atmosférico.
VELOCIDADE: Um dos mais importantes aspectos na avaliação da performance, pois com
a variação da velocidade tem-se a variação do arrasto e variação da eficiência do
rotor (sustentação de deslocamento). E necessariamente a variação da potência.
PESO: O maior ou menor peso tem uma variação direta no ângulo de ataque das pás,
maior peso maior ângulo o que implicará numa maior solicitação de potência.
Limitando por sua vez a velocidade de deslocamento, altura do pairado, inclinação
nas curvas e razão de subida.
DENSIDADE: Com a diminuição da densidade (varia com a pressão, temperatura,
altitude e umidade), tanto o motor como o rotor perde eficiência e com esta perda
faz-se necessário um aumento do ângulo de ataque, que por sua vez implicará em uma
maior solicitação de potência.
VENTO ATMOSFÉRICO: Um vento variando de moderado a “forte” é benéfico para o vôo
do helicóptero, principalmente em baixa velocidade, pois a velocidade do vento
aumenta a eficiência do rotor principal.
Em relação à temperatura (densidade)
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Em relação à altitude (densidade)
Em relação ao peso
Em relação a umidade
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Em relação ao vento
Teto Operacional- Altitude máxima para o vôo pairado.
Teto de Serviço(Prático)- É maior que o operacional, voando somente com
deslocamento; tendo uma razão de subida igual a 100 FT/min.
Teto Absoluto- Voa somente com deslocamento, razão de subida é igual a zero, onde
a velocidade máxima, maior alcance e maior autonomia se igualam.
Velocidade de Máxima Razão de Subida- Ganha altura o mais rápidamente possível.
Velocidade de Máximo Ângulo de subida- Sobe com o maior ângulo, é menor que a de
máxima razão.