estado de anillo de vórtice

El estado de anillo de vórtice (VRS) es una condición aerodinámica peligrosa que puede surgir en el vuelo de un helicóptero , cuando un sistema de anillo de vórtice envuelve el rotor , causando una pérdida severa de sustentación . A menudo se utiliza el término «asentamiento con potencia» como sinónimo, por ejemplo, en Australia, el Reino Unido y los Estados Unidos, ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} pero no en Canadá, que utiliza este último término para un fenómeno diferente. ^{[ 5 ]}

Se produce un estado de anillo de vórtice cuando el flujo de aire alrededor del rotor principal de un helicóptero adquiere una forma de simetría rotacional sobre las puntas de las palas, sostenido por un flujo laminar sobre dichas puntas y un flujo ascendente de aire contrario que se aleja del rotor. En esta condición, el rotor cae en un nuevo estado topológico del campo de flujo circundante, inducido por su propio flujo descendente, y pierde sustentación repentinamente. Dado que los anillos de vórtice son un fenómeno fluidodinámico sorprendentemente estable (una forma de solitón topológico ), la mejor manera de recuperarse de ellos es desviarse lateralmente para restablecer la sustentación y romperlos utilizando la máxima potencia del motor para generar turbulencia .

Por eso, esta condición suele confundirse con un aterrizaje con potencia insuficiente: las maniobras de alta potencia pueden inducir un anillo de vórtice en aire libre y, posteriormente, a baja altitud, durante el aterrizaje, posiblemente romperlo. Si no se dispone de la potencia suficiente para mantener el perfil aerodinámico del rotor en pérdida, a la vez que se genera la sustentación necesaria, la aeronave no podrá mantenerse en el aire antes de que el anillo de vórtice se disipe y se estrellará.

Esta condición también se produce con los rotores basculantes y fue la responsable de un accidente que involucró a un V-22 Osprey en el año 2000. El estado de anillo de vórtice causó la pérdida de un helicóptero MH-60 fuertemente modificado durante la Operación Lanza de Neptuno , la incursión de 2011 en la que murió Osama bin Laden . ^{[ 6 ]}

Debido a que las palas giran alrededor de un eje central, la velocidad de cada perfil aerodinámico es mínima en el punto donde se conecta al conjunto de buje y empuñadura. Esta realidad física fundamental implica que la parte más interna de cada pala tiene una vulnerabilidad inherente a la entrada en pérdida .

En vuelo hacia adelante con sustentación traslacional , no hay flujo ascendente de aire en la zona del buje. A medida que disminuye la velocidad de avance y aumenta la velocidad de descenso vertical, comienza un flujo ascendente simplemente porque no hay superficies aerodinámicas en la zona del buje, el mástil y el conjunto de sujeción de las palas.

Luego, a medida que aumenta el volumen de flujo ascendente en la región central (es decir, entre el cubo y los bordes más internos de los perfiles aerodinámicos), se supera el flujo inducido (aire arrastrado o "inducido" hacia abajo a través del sistema del rotor) de las secciones internas de las palas. Esto provoca que las porciones más internas de las palas comiencen a entrar en pérdida . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Cuando las secciones internas de las palas entran en pérdida, comienza a formarse un segundo conjunto de vórtices, similar a los vórtices de la punta del rotor, en el centro del sistema de rotor y sus alrededores. Esto, combinado con el conjunto de vórtices externos, provoca una pérdida severa de sustentación. Si el piloto del helicóptero no reconoce esta situación y no reacciona ante ella, puede provocar altas velocidades de descenso e impactos catastróficos contra el suelo. ^{[ 1 ]}

A los pilotos de helicópteros se les enseña comúnmente a evitar el VRS (Anillo de Vórtice) monitoreando sus tasas de descenso a bajas velocidades. Al encontrarse con el VRS, se les enseña a aplicar el cíclico hacia adelante para salir de la condición y/o a bajar el paso colectivo . ^{[ 11 ]} Si bien la transición a vuelo hacia adelante o lateral aliviará la condición por sí sola, bajar el colectivo para reducir la demanda de potencia disminuye el tamaño de los vórtices y reduce el tiempo necesario para salir de la condición. Sin embargo, dado que la condición suele ocurrir cerca del suelo, bajar el colectivo puede no ser una opción; se producirá una pérdida de altitud proporcional a la tasa de descenso desarrollada antes de comenzar la recuperación. En algunos casos, se encuentra el estado de anillo de vórtice y se permite que avance hasta el punto en que el piloto puede perder gravemente el control del cíclico debido al flujo de aire perturbado. En estos casos, el único recurso del piloto puede ser entrar en autorrotación para liberar el sistema de rotor de su estado de anillo de vórtice. ^{[ 1 ]}

• Ingeniería aeroespacial – Rama de la ingeniería 
• Efecto suelo (aerodinámica) : Aumento de la sustentación que se genera en las aeronaves cuando están cerca de una superficie fija. 
• Controles de vuelo del helicóptero : instrumentos utilizados en el vuelo del helicóptero. 

• Estado de anillo de vórtice Manual de vuelo de helicópteros de la FAA
• Cálculos de la estela de vórtice libre de rotores de helicópteros y rotores basculantes que operan dentro y transitan a través del estado de anillo de vórtice.
• Desmintiendo el mito del archivo MV-22
• Anillo de vórtice en SKYbrary
• Técnica de recuperación de Vuichard: cómo escapar de un estado de anillo de vórtice : vídeo que utiliza un chorro de agua para mostrar el flujo de aire que entra, se produce y se recupera de un estado de anillo de vórtice.