Les sillages d'hélicoptère méritent une large couchette, partie 2

Aug 28, 2023

La dynamique des fluides computationnelle réalisée par le centre de recherche Ames de la NASA illustre la variation des tourbillons causée par l'avancée et le recul des pales de rotor.

Dans le passé, la FAA a mené un programme complet d'essais en vol pour mieux comprendre le risque pour un aéronef à voilure fixe qui vole par inadvertance dans le sillage d'un hélicoptère.

Une gamme de tailles d'hélicoptères a été utilisée dans les essais. Les chercheurs ont piloté un Army National Guard UH-1H, un S-76A appartenant à la FAA elle-même, un Army UH-60 Black Hawk, un Marine Corps Sikorsky CH-53E Super Stallion et un Army Boeing CH-47D Chinook. Pour les aéronefs à voilure fixe, l'agence a utilisé un Beechcraft T-34C et un Bellanca 8KCAB Super Decathlon pour sonder les sillages de l'hélicoptère. (Voir : Tymczyszyn, Biehl et Teager, "Flight Test Investigation of the Wake Vortices Generated by Rotorcraft," dans Actes de la conférence Aircraft Wake Vortices, Washington, DC, 29-31 octobre 1991.)

Il existe plusieurs façons de rencontrer un vortex, et le programme de test de la FAA les a divisés en rencontres parallèles et croisées. Une rencontre parallèle est la plus évidente et se produit lorsque l'avion suiveur vole à peu près dans la même direction (derrière et en dessous) l'avion générateur. Une rencontre croisée se produit lorsque vous survolez le vortex de sillage sous un grand angle. Les hélicoptères ont tendance à voler directement vers la rampe, sans avoir besoin de suivre un circuit de trafic comme le font les aéronefs à voilure fixe. Par conséquent, nous sommes très susceptibles de traverser la trajectoire d'un hélicoptère à plusieurs reprises, en particulier à l'approche du circuit de circulation.

Les pilotes d'essai de la FAA sont entrés dans les tourbillons de sillage de l'hélicoptère lors de rencontres parallèles en volant au-dessus, en dessous, à gauche et à droite du tourbillon. En général, à de faibles distances de séparation, l'aéronef à voilure fixe a subi de fortes excursions en tangage et/ou en lacet lorsque l'hélicoptère volait à des vitesses plus lentes. Les rencontres à courte distance ont entraîné une perte de contrôle temporaire. Notez qu'il s'agit d'une réaction différente des rencontres de sillage des avions, qui induisent principalement un mouvement de roulis. À des distances de séparation plus grandes, les perturbations avaient tendance à être plus prononcées lorsque l'hélicoptère volait à des vitesses anémométriques plus élevées. Le tourbillon créé par la pale qui avance génère généralement des excursions de roulis et de lacet plus brusques que le tourbillon de la pale qui recule. Lors de rencontres parallèles, l'avion qui suivait a subi des excursions brusques en roulis, en lacet ou en tangage.

Poids et réveils L'UH-60 a une masse maximale au décollage (MTOW) de 20 250 lb et quatre pales de rotor, avec un diamètre de rotor d'un peu plus de 53 pieds. Le T-34C a connu des angles d'inclinaison égaux à 45 degrés. à des distances d'un mille derrière un UH-60 volant à 70-80 nœuds. La turbulence a été qualifiée de "coups durs". Les angles d'inclinaison renversés ont augmenté à près de 75 à 90 degrés. car la distance de séparation a été réduite à un demi-mille.

La gravité des excursions dans le T-34C a augmenté à mesure que l'UH-60 a été ralenti pour approcher des vitesses. Le T-34C a été roulé au-delà de 90 degrés. quand il a volé un mile derrière l'UH-60. Lorsque le T-34C a volé à un demi-mille derrière l'UH-60, il a été roulé au-delà de 180 degrés. de banque.

La série UH-1 Huey introduite dans les années 1960 est encore très courante en tant qu'avion de lutte contre les incendies et d'héli-logging. L'UH-1H utilisé pour le test de la FAA avait un MTOW de 9 500 lb et deux pales de rotor avec un 44 pieds. diamètre. À des distances de 0,3 à 0,5 nm, le T-34C a subi des roulis entre 30 et 75 degrés. Plusieurs des points de test ont provoqué des excursions en roulis beaucoup plus prononcées et ont cependant entraîné une perte de contrôle et des vrilles.

Facilement reconnu par sa configuration de rotor en tandem, le CH-47D Chinook de l'armée est un hélicoptère de transport lourd. Son MTOW est de 50 000 lb, avec un 60 pi. diamètre du rotor. Comme on pouvait s'y attendre, le vortex derrière le CH-47D à double rotor est puissant. À des distances inférieures à 0,8 mille, les excursions en roulis variaient de 90 à 210 degrés. d'inclinaison et beaucoup ont entraîné une perte de contrôle et des vrilles.

Le Sikorsky CH-53E est encore plus grand que le Chinook. Il a un MTOW de 69 750 lb et un rotor principal à sept pales avec un 79 pieds. diamètre. Le CH-53E a également produit de fortes excursions en roulis. À environ un mile de séparation, l'avion qui suivait a été roulé au-delà de 90 degrés. À un demi-mille, l'avion qui suivait a été roulé à près de 180 degrés. et aussi des spins expérimentés.

Plusieurs des essais en vol du Super Decathlon ont été abandonnés derrière le CH-53E lorsque le Decathlon a connu un frisson inattendu dans les ailes. Les tourbillons des pales de rotor individuelles ont créé des vibrations potentiellement destructrices qui ont conduit à un arrêt immédiat du point de test en raison de préoccupations concernant l'excitation d'un mode de battement d'aile catastrophique.

Hélicoptères de nuit

Un sous-ensemble intéressant d'événements de turbulence de sillage dans la base de données ASRS (Aviation Safety Reporting System) de la NASA impliquait des avions légers qui ont volé par inadvertance dans la turbulence de sillage générée par des hélicoptères militaires lors d'opérations nocturnes dans des aéroports à usage conjoint.

Les lunettes de vision nocturne permettent aux pilotes d'hélicoptères d'effectuer leurs missions de nuit. C'est une forme de vol très unique et très exigeante qui nécessite un équipement, une formation et des compétences spécialisés. Cela nécessite de fonctionner sans aucune lumière extérieure sur l'hélicoptère. Les récits de l'ASRS indiquaient que les pilotes d'aéronefs à voilure fixe n'étaient pas au courant que des hélicoptères non éclairés effectuaient des opérations dans l'environnement sombre de l'aéroport. N'oubliez pas que les tourbillons de sillage dérivent avec le vent et que les hélicoptères préfèrent atterrir et décoller face au vent. Il est courant qu'un hélicoptère atterrisse et décolle au vent de la zone d'atterrissage de la piste. Une légère composante de vent de travers au vent peut facilement souffler le vortex de l'hélicoptère vers la piste.

Étant donné que les tourbillons de sillage d'un hélicoptère lent sont forts et créent un volume de danger plus important, il nous incomberait d'éviter de voler à proximité d'hélicoptères lents. Malheureusement, nous rencontrerons très probablement des hélicoptères volant lentement lorsque nous volons lentement et dans le trafic de l'aéroport.

Il est sage d'éviter le risque unique de tourbillons de sillage des hélicoptères. Les sillages d'hélicoptère méritent la prudence et une large couchette.

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