Helicóptero: Emergências e Perigos

Hoje, os helicópteros são bastante confiáveis. No entanto, emergências ocorrem, seja resultado de falha mecânica ou erro do piloto, e devem ser antecipadas. Independentemente da causa, a recuperação precisa ser rápida e precisa. Por ter um conhecimento profundo do helicóptero e seus sistemas, um piloto é capaz de lidar com a situação mais facilmente. Emergências de helicóptero e os procedimentos de recuperação adequados devem ser discutidos e, quando possível, praticados em voo. Além disso, conhecendo as condições que podem levar a uma emergência, muitos acidentes potenciais podem ser evitados. 

Auto rotação

Em um helicóptero, uma descida autorotativa é uma manobra de desligamento em que o motor é desengatado do disco do rotor principal e as pás do rotor são acionadas apenas pelo fluxo ascendente de ar através do rotor. Em outras palavras, o motor não está mais fornecendo energia ao rotor principal.

O motivo mais comum para uma autorrotação é a falha do motor ou da linha de transmissão, mas a autorrotação também pode ser realizada no caso de uma falha completa do rotor de cauda, ​​uma vez que praticamente não há torque produzido em uma autorrotação. Em ambos os casos, a manutenção tem sido frequentemente um fator que contribui para a falha. As falhas do motor também são causadas por contaminação ou exaustão do combustível, resultando em uma autorrotação forçada.

Se o motor falhar, a unidade de roda livre desengata automaticamente o motor do rotor principal, permitindo que ele gire livremente. Essencialmente, a unidade de roda livre desengata sempre que as rotações do motor por minuto (rpm) são menores que as rpm do rotor.

No instante da falha do motor, as pás do rotor principal estão produzindo sustentação e empuxo a partir de seu ângulo de ataque (AOA) e velocidade. Ao abaixar o coletivo (o que deve ser feito imediatamente em caso de falha do motor), a sustentação e o arrasto são reduzidos, e o helicóptero inicia uma descida imediata, produzindo assim um fluxo ascendente de ar através do disco do rotor. Este fluxo ascendente de ar através do disco do rotor fornece empuxo suficiente para manter a rotação do rotor durante toda a descida. Uma vez que o rotor de cauda é acionado pela transmissão do rotor principal durante a autorrotação, o controle de direção é mantido com os pedais antitorque como no vôo normal.

Vários fatores afetam a razão de descida em autorrotação: ângulo de inclinação, altitude de densidade, peso bruto, rpm do rotor, condição de compensação e velocidade do ar. As principais formas de controlar a razão de descida são com velocidade no ar e rpm do rotor. Velocidades mais altas ou mais baixas são obtidas com o controle de passo cíclico, assim como no voo motorizado normal. Em teoria, um piloto tem uma escolha no ângulo de descida, variando, desde a reta vertical até o alcance horizontal máximo (que é o ângulo mínimo de descida). A taxa de descida é alta em velocidade zero e diminui para um mínimo em aproximadamente 50-60 nós, dependendo do helicóptero em particular e dos fatores mencionados. À medida que a velocidade do ar aumenta além daquela que fornece a razão mínima de descida, a razão de descida aumenta novamente.

Ao pousar a partir de uma autorrotação, a única energia disponível para interromper a razão de descida e garantir um pouso suave é a energia cinética armazenada nas pás do rotor. Pesos de ponta podem aumentar muito essa energia armazenada. Uma quantidade maior de energia do rotor é necessária para parar um helicóptero com uma alta razão de descida do que a necessária para parar um helicóptero que está descendo mais lentamente. Portanto, descidas autorotativas em velocidades muito baixas ou muito altas são mais críticas do que aquelas realizadas na razão mínima de velocidade de descida.

Cada tipo de helicóptero tem uma velocidade aerodinâmica específica e uma rotação do rotor em que um planeio desligado é mais eficiente. A velocidade do ar específica é um pouco diferente para cada tipo de helicóptero, mas certos fatores afetam todas as configurações da mesma maneira. Em geral, a rotação do rotor mantida na área verde baixa dá mais distância em uma autorrotação. Pesos de helicóptero mais pesados ​​podem exigir mais coletivo para controlar a rotação do rotor. Alguns helicópteros precisam de pequenos ajustes nas configurações mínimas de rotação do rotor para condições de inverno versus verão e voos de alta altitude versus nível do mar. Para combinações específicas de velocidade de autorrotação e rpm do rotor para um determinado helicóptero, consulte o Rotorcraft Flight Manual (RFM). A velocidade aerodinâmica específica e a rotação do rotor para autorrotação são estabelecidas para cada tipo de helicóptero com base no clima médio, condições de vento calmo, e carregamento normal. Quando o helicóptero é operado com cargas pesadas em altitudes de alta densidade ou condições de rajadas de vento, o melhor desempenho é alcançado a partir de uma velocidade do ar ligeiramente aumentada na descida. Para auto-rotação em altitude de baixa densidade e carga leve, o melhor desempenho é obtido a partir de uma ligeira diminuição na velocidade normal do ar. Seguindo este procedimento geral de ajustar a velocidade do ar e a rotação do rotor às condições existentes, um piloto pode atingir aproximadamente o mesmo ângulo de planeio em qualquer conjunto de circunstâncias e, assim, estimar o ponto de pouso com precisão. o melhor desempenho é alcançado a partir de uma ligeira diminuição na velocidade normal. Seguindo este procedimento geral de ajustar a velocidade do ar e a rotação do rotor às condições existentes, um piloto pode atingir aproximadamente o mesmo ângulo de planeio em qualquer conjunto de circunstâncias e, assim, estimar o ponto de pouso com precisão. o melhor desempenho é alcançado a partir de uma ligeira diminuição na velocidade normal. Seguindo este procedimento geral de ajustar a velocidade do ar e a rotação do rotor às condições existentes, um piloto pode atingir aproximadamente o mesmo ângulo de planeio em qualquer conjunto de circunstâncias e, assim, estimar o ponto de pouso com precisão.

É importante que os pilotos experimentem autorrotações de várias velocidades. Isso fornece uma melhor compreensão das entradas de controle de voo necessárias para atingir a velocidade desejada, rpm do rotor e desempenho de autorrotação, como o planeio máximo ou a velocidade mínima de descida. A decisão de usar a velocidade e a rotação do rotor apropriadas para as condições dadas deve ser instintiva para alcançar uma área de pouso adequada. A razão de planeio do helicóptero é muito menor do que a de uma aeronave de asa fixa e leva algum tempo para se acostumar. O flare para pousar a 80 nós de velocidade indicada (KIAS) será significativamente maior do que a partir de 55 KIAS. O controle de rpm do rotor é crítico nesses pontos para garantir a energia adequada do rotor para amortecer o pouso.

Use o controle de passo coletivo para gerenciar a rotação do rotor. Se a rotação do rotor ficar muito alta durante uma autorrotação, eleve o coletivo o suficiente para diminuir a rotação de volta à faixa de operação normal e, em seguida, reduza o coletivo para manter a rotação adequada do rotor. Se o aumento coletivo for mantido por muito tempo, a rotação do rotor pode diminuir rapidamente. O piloto teria que baixar o coletivo para recuperar a rotação do rotor. Se a rotação começar a diminuir, o piloto deve baixar novamente o coletivo. Sempre mantenha a rotação do rotor dentro da faixa recomendada estabelecida para o helicóptero que está voando.

Controle de RPM

A rotação do rotor em sistemas de rotor de baixa inércia tem sido estudada em avaliações de voo de simulador que indicam que a aplicação simultânea de cíclico de popa, coletivo de descida e alinhamento com o vento relativo (trim) em uma ampla faixa de velocidades, incluindo velocidades de cruzeiro, é fundamental para todas as operações durante a entrada de uma autorrotação. O Rotorcraft Flight Manual (RFM) aplicável deve ser consultado para determinar o(s) procedimento(s) apropriado(s) para entrar com segurança em uma autorrotação. Isso é de vital importância, pois o(s) procedimento(s) para entrar com segurança em uma autorrotação pode variar de acordo com as marcas e/ou modelos específicos de helicópteros. Uma discussão básica da aerodinâmica e entradas de controle para sistemas de rotor único está em ordem aqui.

Pilotos de helicóptero devem entender o uso do coletivo para controle de rotação do rotor durante autorrotações de desligamento em uma curva. O movimento ascendente do coletivo reduz a rotação e o movimento descendente aumenta a rotação. O movimento cíclico está associado principalmente ao controle de atitude/velocidade no ar em voo motorizado, mas pode não receber o crédito apropriado para o controle de rpm do rotor durante a prática e autorrotações de desligamento de emergência. Desde que a linha de movimento cíclico seja paralela à trajetória de voo do helicóptero (trimmed), o movimento de popa do cíclico também cria um maior fluxo de ar através do fundo do disco do rotor e contribui para um aumento na rotação do rotor. Se a trajetória de voo for 10 graus à direita do eixo longitudinal do helicóptero, teoricamente,

À medida que o piloto abaixa o coletivo em reação a uma perda de potência durante o voo de cruzeiro, pode haver uma tendência de queda do nariz do helicóptero. Como resultado, o piloto pode tender a se inclinar levemente para a frente, o que atrasa a aplicação do cíclico de popa simultâneo para evitar a mudança de passo e a perda associada de rpm do rotor. Um leve ganho de altitude na velocidade de cruzeiro durante a entrada desligada em uma autorrotação não deve ser uma grande preocupação, como é o caso da execução de treinos ou paradas rápidas reais. 

Várias investigações de acidentes concluíram que, quando confrontados com uma falha de energia real na velocidade de cruzeiro, os pilotos não estão aplicando simultaneamente as entradas coletivas, cíclicas de popa e antitorque em tempo hábil. Os sistemas de rotor de baixa inércia armazenam menos energia cinética durante a autorrotação e, como resultado, a rotação do rotor decai rapidamente durante a desaceleração e o toque. Por outro lado, menos energia é necessária para recuperar a rotação segura do rotor durante a entrada de auto-rotação e a descida de auto-rotação. O piloto deve aplicar imediatamente o coletivo de descida simultânea, o cíclico de popa e o trim do helicóptero para entrar em uma autorrotação iniciada na velocidade de cruzeiro. Se a rotação do rotor diminuiu, ou inadvertidamente diminuiu abaixo dos limites aceitáveis, uma aplicação de cíclico de popa pode ajudar a reconstruir a rotação do rotor. Esta aplicação do cíclico de popa deve ser feita pelo menos a uma taxa moderada e pode ser combinada com uma curva, seja para a esquerda ou para a direita, para aumentar o fluxo de ar através do sistema do rotor. Isso funcionará para aumentar a rotação do rotor. Deve-se ter cuidado para não acelerar demais o sistema do rotor quando isso for tentado.

Gerenciamento de risco durante o treinamento de autorrotação 

As seções a seguir descrevem diretrizes aprimoradas para autorrotações durante o treinamento de voo de helicóptero/helicóptero, conforme declarado na Circular Consultiva (AC) 61-140. Existem riscos inerentes à realização de autorrotações no ambiente de treinamento e, em particular, a autorrotação de 180 graus. Esta seção descreve um meio aceitável, mas não o único, de treinar candidatos para um certificado de aviador de helicóptero/helicóptero para atender às qualificações para várias classificações de helicóptero/helicóptero. Você pode usar métodos alternativos para treinamento se estabelecer que esses métodos atendem aos requisitos do Manual de Voo de Helicóptero (HFH), padrões de teste prático da FAA (PTS) e do Manual de Voo de Rotorcraft (RFM).

Rotação direta

Uma autorrotação direta é aquela feita a partir da altitude sem curvas. Os ventos têm um grande efeito na autorrotação. Ventos contrários fortes fazem com que o ângulo de planeio seja mais acentuado devido à velocidade mais lenta. Por exemplo, se o helicóptero está mantendo 60 KIAS e a velocidade do vento é de 15 nós, então a velocidade no solo é de 45 nós. O ângulo de descida será muito mais acentuado, embora a razão de descida permaneça a mesma. A velocidade no toque e a corrida no solo resultante dependem da velocidade no solo e da quantidade de desaceleração. Quanto maior o grau de desaceleração, ou flare, e quanto mais tempo for mantido, mais lenta será a velocidade de toque e menor será a corrida no solo. Deve-se ter cuidado neste ponto, pois o rotor de cauda será o componente do helicóptero mais próximo do solo. Se o tempo não estiver correto e uma atitude de pouso não for definida no momento apropriado,  

Um vento contrário é um fator que contribui para realizar um pouso lento a partir de uma descida autorotativa e reduz a quantidade de desaceleração necessária. Quanto menor a velocidade desejada no pouso, mais preciso deve ser o tempo e a velocidade do flare, especialmente em helicópteros com discos de rotor de baixa inércia. Se muito coletivo for aplicado muito cedo durante os estágios finais da autorrotação, a energia cinética pode ser esgotada, resultando em pouco ou nenhum efeito de amortecimento disponível. Isso pode resultar em um pouso forçado com danos correspondentes ao helicóptero. Geralmente, é uma prática melhor aceitar mais corrida no solo do que uma aterrissagem mais difícil com velocidade mínima. À medida que a proficiência aumenta, a quantidade de corrida no solo pode ser reduzida.

Rotação automática com voltas

As curvas (ou uma série de curvas) podem ser feitas durante a autorrotação para facilitar o pouso contra o vento ou evitar obstáculos. As curvas durante a autorrotação devem ser feitas antecipadamente para que o restante da autorrotação seja executado de forma idêntica a uma autorrotação reta. As curvas mais comuns em uma autorrotação são 90 graus e 180 graus. A técnica a seguir descreve uma autorrotação com um giro de 180 graus.

O piloto estabelece a aeronave em direção a favor do vento na velocidade recomendada e paralela ao ponto de pouso pretendido. Em seguida, levando em consideração o vento, o piloto estabelece a pista de terra aproximadamente 200 pés lateralmente da linha de curso desejada até o ponto de pouso. Em condições de vento cruzado forte, o piloto deve estar preparado para ajustar a perna do vento para mais perto ou mais longe, conforme apropriado. O piloto usa a velocidade de entrada de autorrotação recomendada pelo RFM. Quando a través do ponto de toque pretendido, o piloto reduz suavemente o coletivo, depois reduz a potência do motor para mostrar uma divisão entre a rotação do rotor e a rotação do motor e simultaneamente aplica o pedal antitorque apropriado e o cíclico para manter a atitude/velocidade adequada. Durante toda a autorrotação, o piloto deve checar continuamente a atitude do helicóptero,

Depois que a velocidade de descida e autorrotação é estabelecida, o piloto inicia a curva de 180 graus. Para operações de treinamento, role inicialmente em uma inclinação de pelo menos 30 graus, mas não mais de 60 graus. É importante manter a velocidade no ar, a rotação do rotor e a compensação (esfera de compensação centralizada) durante toda a curva. Mudanças na atitude do helicóptero e no ângulo de inclinação causam uma mudança correspondente na rotação do rotor dentro dos limites normais. Não permita que o nariz incline para cima ou para baixo excessivamente durante a manobra, pois isso pode causar excursões indesejáveis ​​de rpm do rotor.  

As indicações de velocidade no ar de Pitot-estático podem não ser confiáveis ​​ou atrasar durante uma curva auto-rotacional. O piloto deve ter cuidado para evitar usar atitudes de inclinação excessiva da aeronave e evitar perseguir indicações de velocidade no ar em uma curva autorrotacional.

Observação:Aproximando-se do ponto de 90 graus, verifique a posição da área de pouso. Os segundos 90 graus da curva devem terminar com um roll-out em uma linha de curso para a área de pouso. Se o helicóptero estiver muito próximo, diminua o ângulo de inclinação (para aumentar o raio de giro); se estiver muito longe, aumente o ângulo de inclinação (para diminuir o raio da curva). Um ângulo de inclinação não superior a 60 graus deve ser encontrado durante esta curva. Monitore a bola de compensação (juntamente com o sentido cinestésico) e ajuste conforme necessário com o pedal cíclico e antitorque para manter o voo coordenado. Antes de passar por 200 pés acima do nível do solo (AGL), se estiver pousando ou fazendo uma recuperação de energia no nível da superfície, a curva deve ser concluída e o helicóptero alinhado com a área de pouso pretendida. Ao atingir a linha de curso, defina a correção apropriada do vento cruzado. 

Esta manobra deve ser abortada em qualquer ponto se o seguinte critério não for atendido: se o helicóptero não estiver em uma aproximação estabilizada ao perfil de pouso (ou seja, não estiver alinhado o mais próximo possível do vento com o ponto de toque, após completar os 180 -grau de volta); se a rotação do rotor não estiver dentro dos limites; se o helicóptero não estiver na atitude/velocidade adequada; ou se o helicóptero não estiver sob controle adequado a 200 pés AGL. É essencial que o piloto nos controles (ou um instrutor de voo certificado (CFI), ao intervir) aborte imediatamente a manobra e execute uma recuperação de potência suave e arremetida. É importante para o CFI que está intervindo neste momento lembrar que a arremetida é uma opção muito mais segura do que tentar recuperar a rotação perdida do rotor e restabelecer ou recuperar o hover ou mesmo o táxi flutuante preferido. 

De todas as posições de entrada, mas particularmente na entrada de 180 graus, a principal preocupação é colocar a aeronave na linha de curso com a maior altitude possível. Uma vez que o coletivo tenha sido abaixado e o motor colocado em marcha lenta, o helicóptero perderá altitude. Uma curva atrasada resultará em uma altitude mais baixa ao chegar na linha do curso. Além disso, uma condição de voo descoordenada (trim-ball não centralizada) resulta em uma taxa de afundamento aumentada, que pode ser irrecuperável se não for corrigida.

Durante a curva para a linha de rumo, o piloto deve usar um padrão de varredura para ver tanto o lado de fora quanto o de dentro da cabine. De importância primordial fora é manter a atitude de descida apropriada e uma taxa de curva adequada. Itens essenciais para escanear o interior são a rotação do rotor e a esfera de compensação centralizada. A rotação do rotor aumentará sempre que as forças “G” forem aplicadas ao sistema do rotor. Normalmente, isso ocorre na curva para a linha de curso e durante o flare de desaceleração.

Durante toda a manobra, a rotação do rotor deve ser mantida na faixa recomendada no RFM. A rotação do rotor fora da faixa recomendada resulta em uma maior razão de descida e menor razão de planeio. Quando a rotação do rotor excede o valor desejado como resultado do aumento da carga G na curva, o uso oportuno do coletivo up aumentará o passo das pás e diminuirá o rotor para a rotação desejada. Em uma autorrotação, a rotação do rotor é o elemento mais crítico, pois fornece a sustentação necessária para estabilizar uma taxa de descida aceitável e a energia necessária para amortecer o pouso. O coletivo deve ser abaixado até a posição totalmente abaixada para manter a rotação do rotor imediatamente após uma perda de potência. No entanto, o movimento coletivo rápido ou abrupto pode levar à colisão do mastro em alguns helicópteros com sistemas de rotor oscilante.

A energia é uma propriedade muito importante de todos os componentes rotativos, e a energia cinética armazenada no sistema do rotor é usada para amortecer o pouso. Mais sustentação é produzida na parte inferior de uma autorrotação, elevando o coletivo, o que aumenta o ângulo de ataque das pás. A rotação do rotor também decairá rapidamente neste ponto e é essencial cronometrar adequadamente o flare e a tração coletiva final para interromper totalmente a descida e amortecer o pouso. Ao chegar na linha de curso antes do flare, a varredura deve focar quase inteiramente fora.

Estado do anel de vórtice

O estado do anel de vórtice (anteriormente referido como assentamento com potência) descreve uma condição aerodinâmica na qual um helicóptero pode estar em uma descida vertical com 20% até a potência máxima aplicada e pouco ou nenhum desempenho de subida. O termo usado anteriormente para se estabelecer com potência veio do fato de que o helicóptero continua se acomodando mesmo que a potência total do motor seja aplicada.

Em um voo normal fora do efeito do solo (OGE), o helicóptero é capaz de permanecer estacionário impulsionando uma grande massa de ar para baixo através do rotor principal. Parte do ar é recirculado perto das pontas das pás, enrolando-se na parte inferior do disco do rotor e juntando-se novamente ao ar que entra no rotor pela parte superior. Este fenômeno é comum a todos os aerofólios e é conhecido como vórtices de ponta. Os vórtices de ponta geram arrasto e degradam a eficiência do aerofólio. Enquanto os vórtices de ponta forem pequenos, seu único efeito é uma pequena perda na eficiência do rotor. No entanto, quando o helicóptero começa a descer verticalmente, ele se instala em seu próprio downwash, o que aumenta muito os vórtices das pontas. Neste estado de anel de vórtice, a maior parte da potência desenvolvida pelo motor é desperdiçada na circulação do ar em um padrão de rosca ao redor do rotor.

Além disso, o helicóptero pode descer a uma taxa que excede a taxa normal de fluxo induzido descendente das seções internas da pá. Como resultado, o fluxo de ar das seções internas da lâmina é ascendente em relação ao disco. Isso produz um anel de vórtice secundário além dos vórtices de ponta normais. O anel de vórtice secundário é gerado sobre o ponto na lâmina onde o fluxo de ar muda de cima para baixo. O resultado é um fluxo turbulento instável sobre uma grande área do disco. A eficiência do rotor é perdida mesmo que a energia ainda esteja sendo fornecida pelo motor.

Um estado de anel de vórtice totalmente desenvolvido é caracterizado por uma condição instável na qual o helicóptero experimenta oscilações de inclinação e rotação não comandadas, tem pouca ou nenhuma autoridade coletiva e atinge uma taxa de descida que pode se aproximar de 6.000 pés por minuto (fpm) se for permitido desenvolver. 

Um estado de anel de vórtice pode ser inserido durante qualquer manobra que coloque o rotor principal em uma condição de descida em uma coluna de ar perturbado e baixa velocidade de avanço. As velocidades do ar que estão abaixo das velocidades do ar de sustentação translacional estão dentro dessa região de suscetibilidade à aerodinâmica do estado do anel de vórtice. Essa condição às vezes é vista durante manobras do tipo parada rápida ou durante a recuperação da autorrotação.  

Parada de Lâmina em Recuo 

Em vôo para frente, o fluxo de ar relativo através do disco do rotor principal é diferente no lado de avanço e recuo. O fluxo de ar relativo sobre o lado de avanço é maior devido à velocidade de avanço do helicóptero, enquanto o fluxo de ar relativo no lado de recuo é menor. Essa dissimetria de sustentação aumenta à medida que a velocidade de avanço aumenta.

Para gerar a mesma quantidade de sustentação ao longo do disco do rotor, a pá que avança bate para cima enquanto a pá que recua bate para baixo. Isso faz com que o AOA diminua na lâmina que avança, o que reduz a sustentação, e aumenta na lâmina que recua, o que aumenta a sustentação. Em algum ponto, à medida que a velocidade de avanço aumenta, a baixa velocidade da pá na pá que recua e seu alto AOA causam um estol e perda de sustentação. 

O estol da pá em retrocesso é um fator que limita a velocidade nunca excedida (VNE) de um helicóptero e seu desenvolvimento pode ser sentido por uma vibração de baixa frequência, inclinação do nariz e uma rolagem na direção da pá em retrocesso. Alto peso, baixa rotação do rotor, altitude de alta densidade, turbulência e/ou curvas íngremes e abruptas são todas propícias ao estol da pá em recuo em altas velocidades de avanço. À medida que a altitude aumenta, são necessários ângulos de lâmina mais altos para manter a sustentação em uma determinada velocidade do ar. Assim, o estol da pá em recuo é encontrado em uma velocidade de avanço mais baixa em altitude. A maioria dos fabricantes publica tabelas e gráficos mostrando uma diminuição do VNE com a altitude.

Ao se recuperar de uma condição de estol da pá em recuo causada por alta velocidade no ar, mover o cíclico atrás apenas piora o estol, pois o cíclico traseiro produz um efeito de flare, aumentando assim o AOA. Empurrar para frente no cíclico também aprofunda o estol à medida que o AOA na pá que recua é aumentado. Embora o primeiro passo para uma recuperação adequada seja geralmente reduzir o coletivo, o RBS deve ser avaliado à luz dos fatores relevantes discutidos no parágrafo anterior e tratado de acordo. Por exemplo, se um piloto com alto peso e alta DA está prestes a realizar um alto reconhecimento antes de uma operação em área confinada, onde entrar em uma curva acentuada causa o início do RBS, a recuperação é sair da curva. Se a causa for baixa rotação do rotor, aumente a rotação.

Ressonância do solo

Helicópteros com rotores articulados (geralmente projetos com três ou mais pás do rotor principal) estão sujeitos à ressonância do solo, um fenômeno de vibração destrutiva que ocorre em certas velocidades do rotor quando o helicóptero está no solo. A ressonância do solo é um problema de projeto mecânico que resulta da fuselagem do helicóptero ter uma frequência natural que pode ser intensificada por um rotor desequilibrado. O disco do rotor desbalanceado vibra na mesma frequência (ou múltipla) da frequência ressonante da fuselagem, e a oscilação harmônica aumenta porque o motor está adicionando potência ao sistema, aumentando a magnitude (amplitude) das vibrações até que a estrutura ou estruturas falhem . Essa condição pode fazer com que um helicóptero se autodestrua em questão de segundos.

O contato duro com o solo em um canto (e geralmente com trem de pouso do tipo roda) pode enviar uma onda de choque para a cabeça do rotor principal, resultando nas lâminas de um disco de rotor de três lâminas movendo-se de sua relação normal de 120° entre si. Esse movimento ocorre ao longo da dobradiça de arrasto e pode resultar em algo como 122°, 122° e 116° entre as lâminas. Quando outra parte do trem de pouso atinge a superfície, a condição de desequilíbrio pode ser ainda mais agravada.

Rolagem dinâmica

Um helicóptero é suscetível a uma tendência de rolagem lateral, chamada de capotamento dinâmico, quando está em contato com a superfície durante decolagens ou pousos. Para que ocorra um capotamento dinâmico, algum fator deve primeiro fazer com que o helicóptero role ou gire em torno de uma roda de derrapagem ou trem de pouso, até que seu ângulo crítico de capotamento seja alcançado. O ângulo em que o capotamento dinâmico ocorre varia de acordo com o tipo de helicóptero. Então, além deste ponto, o empuxo do rotor principal continua o rolo e a recuperação é impossível. Depois que esse ângulo é alcançado, o cíclico não tem alcance de controle suficiente para eliminar o componente de empuxo e convertê-lo em sustentação. Se o ângulo crítico de capotamento for excedido, o helicóptero rola de lado, independentemente das correções cíclicas feitas. 

Condições de baixo G e choque de mastro

“G” é uma abreviação de aceleração devido à gravidade da Terra. Uma pessoa em pé no solo ou sentada em uma aeronave em vôo nivelado está experimentando um G. Uma aeronave em uma curva fechada e inclinada com o piloto sendo pressionado no assento está experimentando mais de um G ou condições de alto G. Uma pessoa que começa a descer em um elevador ou descer uma trilha íngreme em uma montanha-russa está experimentando menos de um G ou condições de baixo G. A melhor maneira de um piloto reconhecer o baixo G é uma sensação de leveza semelhante ao início de uma descida de elevador.

Helicópteros dependem de G positivo para fornecer grande parte ou toda a sua resposta às entradas de controle do piloto. O piloto usa o cíclico para inclinar o disco do rotor e, em um G, o rotor está produzindo empuxo igual ao peso da aeronave. A inclinação do vetor de empuxo fornece um momento sobre o centro de gravidade para lançar ou rolar a fuselagem. Em uma condição de baixo G, o empuxo e, consequentemente, a autoridade de controle são bastante reduzidos. 

Baixa RPM do Rotor e Rotor Stall

A rotação do rotor é um parâmetro extremamente importante para todas as operações de helicóptero. Assim como os aviões não voam abaixo de uma certa velocidade do ar, os helicópteros não voam abaixo de uma certa rotação do rotor. As faixas seguras de rotação do rotor estão marcadas no tacômetro do helicóptero e especificadas no RFM. Se o piloto permitir que a rotação do rotor fique abaixo da faixa de operação segura, o helicóptero está em uma situação de baixa rotação. Se a rotação do rotor continuar a cair, o rotor eventualmente irá parar. 

O estol do rotor não deve ser confundido com o estol da pá recuando, que ocorre em altas velocidades de avanço e sobre uma pequena porção da ponta da pá recuando. Recuar o estol da pá causa problemas de vibração e controle, mas o rotor ainda é muito capaz de fornecer sustentação suficiente para suportar o peso do helicóptero. O estol do rotor, no entanto, pode ocorrer em qualquer velocidade do ar, e o rotor rapidamente para de produzir sustentação suficiente para sustentar o helicóptero, fazendo com que ele perca sustentação e desça rapidamente.

Falhas do sistema

Seguindo as recomendações do fabricante em relação aos limites e procedimentos operacionais e manutenções e inspeções periódicas, muitas falhas de sistemas e equipamentos podem ser eliminadas. Certas avarias ou falhas podem ser atribuídas a algum erro por parte do piloto; portanto, técnicas de voo apropriadas e o uso de gerenciamento de ameaças e erros podem ajudar a prevenir uma emergência.

Falha do sistema antitorque

As falhas do sistema de acionamento do rotor de cauda incluem falhas no eixo de transmissão, falhas na caixa de engrenagens do rotor de cauda ou uma perda completa do próprio rotor de cauda. Em qualquer um desses casos, a perda de antitorque normalmente resulta em uma rotação imediata do nariz do helicóptero. O helicóptero gira para a direita no disco do rotor no sentido anti-horário e para a esquerda no sistema no sentido horário. Esta discussão é para um helicóptero com um disco de rotor no sentido anti-horário. A gravidade do giro é proporcional à quantidade de energia que está sendo usada e à velocidade do ar. Uma falha de antitorque com uma configuração de alta potência em uma velocidade baixa resulta em um giro severo para a direita. Em configurações de baixa potência e altas velocidades, o giro é menos severo. Altas velocidades tendem a agilizar o helicóptero e impedi-lo de girar. 

Aterrissagem - Pedal Esquerdo Preso

Um pedal esquerdo travado (configuração de alta potência), que pode ser experimentado durante as condições de decolagem ou subida, resulta na guinada esquerda do nariz do helicóptero quando a potência é reduzida. Afrouxar o acelerador e entrar em uma autorrotação só piora as coisas. O perfil de pouso para um pedal esquerdo preso é melhor descrito como um ângulo de aproximação normal a íngreme para chegar aproximadamente 2 a 3 pés de altura do trem de pouso acima da área de pouso pretendida, pois a sustentação translacional é perdida. O ângulo mais acentuado permite uma configuração de potência mais baixa durante a aproximação e garante que o nariz permaneça à direita. 

Ao atingir a área de pouso pretendida e na altura apropriada do trem de pouso, aumente o coletivo suavemente para alinhar o nariz com a direção de pouso e amortecer o pouso. Uma pequena quantidade de cíclico para frente é útil para impedir que o nariz continue para a direita e direciona a aeronave para frente e para baixo até a superfície. Em certas condições de vento, o nariz do helicóptero pode permanecer à esquerda com velocidade zero a quase zero acima do ponto de pouso pretendido. Se o helicóptero não estiver girando, simplesmente abaixe o helicóptero até a superfície. Se o nariz do helicóptero estiver virando para a direita e continuar além da direção de pouso, role o acelerador para a marcha lenta, que é a quantidade necessária para parar a curva durante o pouso. Flight idle é uma rpm do motor em voo a uma determinada altitude com o acelerador ajustado no mínimo, ou inativo, posição. O rpm de vôo em marcha lenta normalmente aumenta com o aumento da altitude. Se o helicóptero está começando a virar para a esquerda, o piloto deve ser capaz de fazer o pouso antes que a taxa de curva se torne excessiva. No entanto, se a taxa de giro começar a aumentar antes do pouso, basta adicionar potência para dar a volta e retornar para outro pouso.

Aterrissagem - Pedal direito ou neutro travado 

O perfil de pouso para um neutro preso ou um pedal direito preso é uma aproximação de baixa potência que termina com um pouso em execução ou rollon. O perfil de aproximação pode ser melhor descrito como um ângulo de aproximação raso a normal para chegar aproximadamente 2 a 3 pés de altura do trem de pouso acima da área de pouso pretendida com uma velocidade mínima para controle direcional. A velocidade mínima é aquela que impede que o nariz continue a guinar para a direita.

Ao atingir a área de pouso pretendida e na altura apropriada do trem de pouso, reduza o acelerador conforme necessário para superar o efeito de guinada se o nariz do helicóptero permanecer à direita da proa de pouso. A quantidade de redução do acelerador varia de acordo com a potência aplicada e os ventos. Quanto maior a configuração de potência usada para amortecer o pouso, maior será a redução do acelerador. Uma redução coordenada do acelerador e o aumento do coletivo resultarão em um touchdown muito suave com alguma velocidade de avanço. Se o nariz do helicóptero estiver à esquerda da proa de pouso, um ligeiro aumento no cíclico coletivo ou traseiro pode ser usado para alinhar o nariz para o pouso. A decisão de pousar ou dar a volta deve ser tomada antes de qualquer redução de aceleração. Usar velocidades no ar ligeiramente acima da sustentação translacional pode ser útil para garantir que o nariz não continue guinando para a direita. Se for necessária uma arremetida, aumentar muito ou muito rapidamente o coletivo com velocidades do ar abaixo da sustentação translacional pode causar um giro rápido para a direita.

Perda de eficácia do rotor de cauda (LTE)

A perda de eficácia do rotor de cauda (LTE) ou uma guinada inesperada é definida como uma guinada rápida e não comandada em direção à pá em avanço que não diminui por conta própria. Pode resultar na perda da aeronave se não for controlado. É muito importante que os pilotos entendam que o LTE é causado por uma interação aerodinâmica entre o rotor principal e o rotor de cauda e não causado por uma falha mecânica. Alguns tipos de helicópteros são mais propensos a encontrar LTE devido ao empuxo de certificação normal produzido por ter um rotor de cauda que, embora atenda aos padrões de certificação, nem sempre é capaz de produzir o empuxo adicional exigido pelo piloto.

Um helicóptero é uma coleção de compromissos. Compare o tamanho de uma hélice de avião com o de um rotor de cauda. Em seguida, considere a potência necessária para operar a hélice. Por exemplo, um Cessna 172P está equipado com um motor de 160 cavalos de potência (HP). Um Robinson R-44 com um rotor de cauda de tamanho comparável é classificado para um máximo de 245 HP. Se você assumir que o rotor de cauda consome 50 HP, restam apenas 195 HP para acionar o rotor principal. Se o piloto aplicasse coletivo suficiente para exigir 215 HP do motor e pedal esquerdo suficiente para exigir 50 HP para o rotor de cauda, ​​a sobrecarga do motor resultante levaria a um de dois resultados: desaceleração (redução de rpm) ou falha. Em qualquer resultado, o antitorque seria insuficiente e a sustentação total poderia ser menor do que o necessário para permanecer no ar. 

Interferência do Disco do Rotor Principal (285–315°)

Ventos com velocidades de 10 a 30 nós da frente esquerda fazem com que o vórtice do rotor principal seja soprado no rotor de cauda pelo vento relativo. Este vórtice do disco do rotor principal faz com que o rotor de cauda opere em um ambiente extremamente turbulento. Durante uma curva à direita, o rotor de cauda sofre uma redução de empuxo à medida que entra na área do vórtice do disco do rotor principal. A redução no empuxo do rotor de cauda vem das mudanças no fluxo de ar experimentadas no rotor de cauda à medida que o vórtice do disco do rotor principal se move através do disco do rotor de cauda. 

Estabilidade do catavento (120–240°)

Nesta região, o helicóptero tenta cata-vento, ou cata-vento, com o nariz contra o vento relativo. A menos que uma entrada de pedal de resistência seja feita, o helicóptero inicia uma curva lenta e não comandada para a direita ou para a esquerda, dependendo da direção do vento. Se o piloto permitir que uma taxa de guinada direita se desenvolva e a cauda do helicóptero se mova para essa região, a taxa de guinada pode acelerar rapidamente. Para evitar o aparecimento de LTE nesta condição de downwind, é imperativo manter o controle positivo da taxa de guinada e dedicar total atenção ao voo do helicóptero. 

Estado do anel de vórtice do rotor de cauda (210–330°)

Ventos dentro desta região fazem com que um estado de anel de vórtice do rotor de cauda se desenvolva. O resultado é um fluxo não uniforme e instável no rotor de cauda. O estado do anel de vórtice causa variações de empuxo do rotor de cauda, ​​que resultam em desvios de guinada. O efeito líquido do fluxo instável é uma oscilação do empuxo do rotor de cauda. Movimentos rápidos e contínuos do pedal são necessários para compensar as mudanças rápidas no impulso do rotor de cauda ao pairar em um vento lateral esquerdo. Manter um rumo preciso nessa região é difícil, mas essa característica não apresenta problemas significativos, a menos que a ação corretiva seja atrasada. No entanto, a alta carga de trabalho do pedal, a falta de concentração e o excesso de controle podem levar ao LTE.

LTE em altitude

Em altitudes mais altas, onde o ar é mais rarefeito, o empuxo e a eficiência do rotor de cauda são reduzidos. Por causa da altitude de alta densidade, os motores podem ser muito mais lentos para responder às mudanças de potência. Ao operar em altitudes elevadas e pesos brutos elevados, especialmente enquanto pairando, o empuxo do rotor de cauda pode não ser suficiente para manter o controle direcional e pode ocorrer LTE. Nesse caso, o teto flutuante é limitado pelo empuxo do rotor de cauda e não necessariamente pela potência disponível. Nestas condições, os pesos brutos precisam ser reduzidos e/ou as operações precisam ser limitadas a altitudes de menor densidade. Isso pode não ser anotado como critério nos gráficos de desempenho.

Falha no eixo de acionamento principal ou na embreagem

O eixo de acionamento principal, localizado entre o motor e a transmissão do rotor principal, fornece potência do motor para a transmissão do rotor principal. Em alguns helicópteros, particularmente aqueles com motores a pistão, uma correia de transmissão é usada em vez de um eixo de transmissão. Uma falha da embreagem ou correia do eixo de transmissão tem o mesmo efeito que uma falha do motor porque a energia não é mais fornecida ao rotor principal e uma autorrotação deve ser iniciada. Existem algumas diferenças, no entanto, que precisam ser levadas em consideração. Se o eixo de acionamento ou a correia quebrar, a falta de carga no motor resulta em excesso de velocidade. Neste caso, o acelerador deve ser fechado para evitar mais danos. Em alguns helicópteros, o sistema de acionamento do rotor de cauda continua a ser acionado pelo motor mesmo se o eixo de acionamento principal quebrar. Neste caso, quando o motor descarrega, uma sobrevelocidade do rotor de cauda pode resultar. Se isso acontecer, feche o acelerador imediatamente e insira uma autorrotação. O piloto deve conhecer o sistema específico do helicóptero e os modos de falha.

Falha hidráulica

Muitos helicópteros incorporam o uso de atuadores hidráulicos para superar altas forças de controle. Um sistema hidráulico consiste em atuadores, também chamados de servos, em cada controle de voo; uma bomba, que geralmente é acionada pela transmissão do rotor principal; e um reservatório para armazenar o fluido hidráulico. Um interruptor no cockpit pode desligar o sistema, embora permaneça ligado em condições normais. Um indicador de pressão no cockpit pode ser instalado para monitorar o sistema.

Uma falha hidráulica iminente pode ser reconhecida por um ruído de trituração ou uivo da bomba ou atuadores, aumento das forças de controle e feedback e movimento de controle limitado. A ação corretiva necessária é indicada em detalhes no RFM. Na maioria dos casos, a velocidade do ar precisa ser reduzida para reduzir as forças de controle. O interruptor hidráulico e o disjuntor devem ser verificados e reciclados. Se a energia hidráulica não for restaurada, faça uma aproximação rasa para um pouso de corrida ou roll-on. Essa técnica é usada porque requer menos força de controle e carga de trabalho do piloto. Além disso, o sistema hidráulico deve ser desativado colocando o interruptor na posição desligado. A razão para isso é evitar uma restauração inadvertida da potência hidráulica, o que pode levar a um controle excessivo próximo ao solo.

Nos helicópteros em que as forças de controle são tão altas que não podem ser movidas sem assistência hidráulica, são instalados dois ou mais sistemas hidráulicos independentes. Alguns helicópteros usam acumuladores hidráulicos para armazenar pressão que pode ser usada por um curto período de tempo em caso de emergência se a bomba hidráulica falhar. Isso dá tempo suficiente para pousar o helicóptero com controle normal.

Falha do Governador ou Controle de Combustível

Reguladores e unidades de controle de combustível ajustam automaticamente a potência do motor para manter a rotação do rotor quando o passo coletivo é alterado. Se o regulador ou a unidade de controle de combustível falhar, qualquer mudança no passo coletivo requer ajuste manual do acelerador para manter a rotação correta. No caso de uma falha lateral alta, as rpm do motor e do rotor tendem a aumentar acima da faixa normal devido ao comando do motor para liberar muita potência. Se a rotação não puder ser reduzida e controlada com o acelerador, feche o acelerador e entre em uma autorrotação. Se a falha estiver no lado baixo, a potência do motor pode ficar abaixo da rotação coletiva e a rotação normal pode não ser atingível, mesmo que o acelerador seja controlado manualmente. Neste caso, o coletivo deve ser abaixado para manter a rotação do rotor. Uma aterrissagem em andamento ou roll-on pode ser realizada se o motor puder manter rpm do rotor suficiente. Se não houver energia suficiente, insira uma rotação automática. Conforme declarado anteriormente neste capítulo, antes de responder a qualquer tipo de falha mecânica, os pilotos devem confirmar que a rotação do rotor não está respondendo às entradas de controle de voo. Se a rotação do rotor puder ser mantida na faixa de operação verde, a falha está no instrumento e não na mecânica.  

Vibração Anormal

Com as muitas peças rotativas encontradas em helicópteros, alguma vibração é inerente. Um piloto precisa entender a causa e o efeito das vibrações do helicóptero porque vibrações anormais causam desgaste prematuro dos componentes e podem até resultar em falha estrutural. Com a experiência, um piloto aprende quais vibrações são normais e quais são anormais e pode então decidir se o vôo continuado é seguro ou não. As vibrações do helicóptero são categorizadas em baixa, média ou alta frequência.

Operações de Emergência Multimotor

Falha de motor único

Quando um motor falha, o helicóptero geralmente pode manter a altitude e a velocidade do ar até que um local de pouso adequado possa ser selecionado. Se isso é possível ou não, torna-se uma função de variáveis ​​combinadas como peso da aeronave, altitude densidade, altura acima do solo, velocidade do ar, fase do voo e capacidade do monomotor. O tempo de resposta ambiental e a técnica de controle podem ser fatores adicionais. Deve-se ter cuidado para identificar corretamente o motor com defeito, pois não há guinada reveladora, como ocorre na maioria dos aviões multimotores. Desligar o motor errado pode ser desastroso!

Mesmo ao pilotar helicópteros multimotores, a rotação do rotor deve ser mantida a todo custo, porque a contaminação do combustível foi documentada como a causa da falha de ambos os motores em voo.

Falha de motor duplo

As características de voo e as respostas de controle dos membros da tripulação necessárias após uma falha de motor duplo são semelhantes àquelas durante uma descida normal. O controle total do helicóptero pode ser mantido durante a descida autorrotacional. Na autorrotação, à medida que a velocidade do ar aumenta acima de 70-80 KIAS, a taxa de descida e a distância de planeio aumentam significativamente. À medida que a velocidade do ar diminui abaixo de aproximadamente 60 KIAS, a taxa de descida aumenta e a distância de planeio diminui.

Procedimentos Perdidos

Pilotos se perdem durante o voo por uma variedade de razões, como desorientação, sobrevoando território desconhecido ou visibilidade baixa o suficiente para tornar o terreno familiar desconhecido. Quando um piloto se perde, a primeira ordem do dia é pilotar a aeronave; o segundo é implementar procedimentos perdidos. Tenha em mente que a carga de trabalho do piloto será alta e será necessário aumentar a concentração. Em caso de perda, lembre-se sempre de procurar os perigos praticamente invisíveis, como os fios, procurando suas estruturas de apoio, como postes ou torres, que quase sempre ficam próximas às estradas. 

Voo VFR em Condições Meteorológicas por Instrumentos

Os helicópteros, ao contrário dos aviões, geralmente operam sob as regras de voo visual (VFR) e exigem que os pilotos mantenham o controle da aeronave por meio de dicas visuais. No entanto, quando o clima imprevisto leva a uma visibilidade degradada, o piloto pode estar em maior risco de voo inadvertido em condições meteorológicas por instrumentos (IIMC). Durante um encontro IIMC, o piloto pode estar despreparado para a perda de referência visual, resultando em uma capacidade reduzida de continuar um voo seguro. O IIMC é uma emergência com risco de vida para qualquer piloto. Para capturar esses eventos do IIMC, a Equipe de Segurança da Aviação Comercial (CAST) e a Equipe de Taxonomia Comum (CICTT) da Organização da Aviação Civil Internacional (ICAO) categorizam essa ocorrência como Voo Não Intencional em Condições Meteorológicas por Instrumentos (UIMC). Este termo também é reconhecido pelo National Transportation Safety Board (NTSB) e Federal Aviation Administration (FAA). Ele é usado para classificar ocorrências (acidentes e incidentes) em alto nível para melhorar a capacidade de se concentrar em questões comuns de segurança e análise completa dos dados em apoio às iniciativas de segurança.

O início do IIMC pode ocorrer de forma gradual ou repentina, não tem saída processual simples, e é diferente do treinamento de voo por referência enquanto em Condições Meteorológicas Visuais (VMC). A maioria dos helicópteros de treinamento não está equipada ou certificada para voar sob as Regras de Voo por Instrumentos (IFR). Portanto, pilotos de helicópteros da Aviação Geral (GA) podem não ter o benefício de voar em Condições Meteorológicas por Instrumentos (IMC) reais durante seu treinamento de voo. Pilotos de helicóptero que encontram o IIMC podem experimentar ilusões fisiológicas que podem levar à desorientação espacial e perda de controle da aeronave. Mesmo com algum treinamento de instrumentos, muitos helicópteros disponíveis e acessíveis não estão equipados com os sistemas de segurança aumentada ou pilotos automáticos adequados, o que ajudaria significativamente no controle do helicóptero durante uma emergência do IIMC. A necessidade de usar referências visuais externas é natural para pilotos de helicóptero porque grande parte de seu treinamento de voo é baseado em dicas visuais, não em instrumentos de voo. Essa primazia só pode ser superada por meio de treinamento significativo do instrumento. Além disso, o voo por instrumentos pode ser intimidante para alguns e muito caro para outros. Como resultado, muitos pilotos de helicóptero optam por não buscar uma qualificação por instrumentos.

Equipamento de Emergência e Equipamento de Sobrevivência

Tanto o Canadá quanto o Alasca exigem que os pilotos carreguem equipamentos de sobrevivência. Sempre carregue equipamento de sobrevivência ao voar sobre terreno acidentado e desolado. Os itens sugeridos na Figura são dependentes do clima e do terreno. O piloto também precisa considerar quanto espaço de armazenamento o helicóptero tem e como o equipamento que está sendo transportado afeta o peso geral e o equilíbrio do helicóptero.