Come notato in un'altra risposta, tutti gli elicotteri possono librarsi, ma un cosiddetto "volo stazionario alto" (fuori dall'effetto suolo o specialmente ad altitudine operativa) è una manovra più difficile, che richiede più potenza di un volo stazionario, ed essere più difficile da mantenere (perché i punti di riferimento sono molto più lontani).

Gli elicotteri generano più portanza per la stessa potenza quando sono in volo in avanti, e la transizione da avanti a hover richiede una combinazione ben controllata di aggiunta di potenza, regolazione collettivo e di manovra ciclico (su entrambi gli assi) e controlli anti-rotazione, il che significa che è molto più difficile che semplicemente volare in avanti a bassa velocità. In generale, una volta in alto e volando in avanti, è molto più facile continuare il volo in avanti (è anche più sicuro, poiché in caso di guasto, l'autorotazione funziona meglio se hai già una certa velocità di avanzamento).

strumenti è ancora più difficile di un volo stazionario alto, quindi se la visibilità è un problema, è generalmente molto meglio continuare il volo in avanti che tentare un volo stazionario alto.

Sì, tutti gli elicotteri possono librarsi, ma richiede:

• Più concentrazione per librarsi che per volare, perché gli elicotteri sono instabili in hover in beccheggio e rollio. La velocità relativa in avanti fornisce stabilità e far volare un elicottero con velocità relativa in avanti è paragonabile a volare su un aereo ad ala fissa, mentre il volo stazionario è paragonabile allo stare in piedi su una grande palla gonfiabile.
• Più potenza per librarsi che volare con velocità in avanti. Questo perché nello stazionamento c'è una maggiore resistenza indotta rispetto al volo in avanti. Il grafico sotto è tratto dalla risposta collegata e mostra il calo della potenza totale richiesta all'aumentare della velocità da zero.

Per librarsi, la potenza disponibile deve essere maggiore della potenza richiesta. La potenza disponibile del motore si riduce con l'aumentare dell'altitudine a causa della diminuzione della densità dell'aria, e questo si traduce in elicotteri che hanno un soffitto sospeso, dove la potenza disponibile è uguale alla potenza richiesta.

L'effetto suolo riduce la potenza richiesta, risultando in due hover controsoffitti, effetto suolo e effetto suolo esterno. Ma anche al di sotto del limite di hover dell'OGE, è semplicemente più sicuro per un elicottero acquisire la velocità relativa in avanti poco dopo il decollo:

• Come affermato, volare a velocità lascia più carburante a bordo per la durata del viaggio richiesta .
• Mentre si è in hovering OGE, l'altitudine deve essere mantenuta utilizzando l'altimetro, mentre l'inclinazione instabile e il rollio devono essere corretti. La concentrazione richiesta durante l'osservazione degli strumenti riduce la consapevolezza della situazione. Non è possibile mantenere l'elicottero a livello utilizzando solo gli strumenti poiché la visione periferica non è coinvolta. Il punto in cui il vento porta l'elicottero non può essere visto dagli strumenti e sugli aerei ad ala fissa in volo è molto più difficile concentrarsi.
• Se l'altitudine non viene mantenuta in hover OGE, c'è la possibilità che l'elicottero entri in stato dell'anello di vortice, una situazione pericolosa in cui affonda nella propria scia del rotore. Lo stato dell'anello di vortice non esiste quando si vola in avanti.

Quando si naviga in WX in un elicottero, spesso è meno carico di lavoro per volare in orbita. Fornisce una prospettiva aggiuntiva e consente un facile movimento laterale durante il corso dell'orbita. Riduce anche le modifiche alla configurazione e le possibili variazioni di potenza, poiché l'aereo può essere mantenuto in portanza traslazionale.

La navigazione in attesa IFR per elicotteri è essenzialmente identica agli aeroplani e le stive regolari su un incrocio o navaid sono assegnate da ATC. Questo è a scopo informativo relativo alla questione OP, perché nell'esempio l'elicottero era VFR o SVFR e una stiva strumentale convenzionale non sarebbe stata utilizzata a meno che non fosse stata rilasciata un'autorizzazione IFR. Librarsi in un punto senza alcun riferimento visivo non può essere facilmente realizzato. La maggior parte degli elicotteri non è attrezzata per una stiva totalmente IMC. Ad esempio, un piccolo movimento in linea con il longitudinale non può essere determinato con precisione con gli strumenti normalmente utilizzati per il volo IFR. Sebbene il GPS / IMS / FMS possa fornire tali informazioni, non è fatto convenzionalmente. In breve, un elicottero vola IFR come un aeroplano e si libra con riferimento visivo.

In sintesi, un'orbita consente una migliore visibilità in tutte le direzioni e quindi una migliore consapevolezza della situazione, e non richiede un cambio di configurazione, e richiede meno potenza per unità di tempo se la velocità relativa è in un inviluppo ragionevole.

Quando un elicottero si libra, fondamentalmente è seduto nel suo stesso lavaggio. Spingendo l'aria verso il basso, crea una regione di bassa pressione sopra se stessa e un'area di alta pressione sotto di essa. Per rimanere in bilico, deve aspirare aria dall'area di bassa pressione e spingerla nell'alta pressione sotto di essa, il che richiede molta energia. Se invece vola in avanti, incontra aria fresca senza (tanto di) un differenziale di pressione per combattere.

La matematica su di esso: supponi di avere un elicottero con massa $ m_1 $ rimanendo in aria per molto tempo $ t $ . Se fosse solo in caduta libera, acquisirebbe una velocità di $ gt $ , per uno slancio di $ m_1gt $ . Quindi, affinché non acquisisca alcuna velocità verso il basso, deve in qualche modo perdere $ m_1gt $ di slancio. Quindi ha bisogno di una massa di reazione per trasferire quello slancio. Quella massa è aria. Se spinge l'aria con una massa $ m_2 $ verso il basso a velocità $ v_2 $ (cioè velocità di lavaggio), il lo slancio sarà $ m_2v_2 $ . Impostando $ m_1gt $ uguale a $ m_2v_2 $ , troviamo che $ v_2 = \ frac {m_1gt} {m_2} $ . L'energia di quest'aria sarà $ \ frac {m_2v_2 ^ 2} 2 $ o $ \ frac {m_2} 2 (\ frac {m_1gt} {m_2}) ^ 2 $ , che si riduce a $ \ frac {(m_1gt) ^ 2} {2m_2} $ .

Quindi più aria spinge verso il basso l'elicottero, minore è la velocità di lavaggio e minore è l'energia utilizzata dall'elicottero. Continuando a volare in avanti anziché librarsi, l'elicottero incontra più aria, consentendo una velocità di lavaggio inferiore.

Questo è un fenomeno per tutti gli aerei più pesanti dell'aria: più velocemente volano, più è facile per produrre ascensore.

Domanda 1: No, un S-76 può librarsi, ma consuma più energia rispetto alla crociera economica. Aveva più senso girare in circolo e restare in un'area piuttosto che librarsi. Inoltre, librarsi in quota può essere pericoloso in caso di guasto al motore o al rotore di coda e avere una certa velocità in avanti può aiutare a effettuare un atterraggio autorotativo, se necessario.

Domanda 2: Cosa ha causato l'incidente è speculativo fino a quando l'NTSB non pubblica il suo rapporto. Fino ad allora non avremo una risposta definitiva. Sappiamo che l'intero bacino di Los Angeles registrava un cielo poco nuvoloso e sia KBUR che KVNY riportavano localmente le condizioni meteorologiche IFR. L'elicottero si tiene discosto dalla KBUR Classe C fino a quando non riceve una speciale autorizzazione VFR, quindi si dirige a nord-ovest, costeggiando i bordi della superficie KVNY di Classe D, svoltando a sinistra per dirigersi a sud verso Calabasas e seguendo CA101 attraverso i canyon ad alta velocità, circa 120 KIAS. Una delle ultime interazioni dell'ATC è stata quella di dire all'approccio di SoCal che stava manovrando per evitare le nuvole. Non si sa esattamente quali siano i fattori che hanno portato all'incidente a quel punto, anche se come pilota ho alcune teorie. Sembra che il pilota stesse volando in SVFR, ma con gli elicotteri la visibilità può arrivare a 800 m (1/2 miglio) per le operazioni SVFR. Essendo in un canyon stretto con condizioni meteorologiche marginali e tentando di volare ad alta velocità, probabilmente non c'erano molte opzioni rimaste se il canyon si fosse incastrato.

Un S-76 a pieno carico pesa in circa 11.000 libbre (5.000 kg) e girando a 130 KIAS ci vorrà un bel po 'per fermarlo. Potrebbe essere al di là di quanto consentirebbe la visibilità di quel giorno.

Non tutti possono librarsi indefinitamente.

Un elicottero d'attacco MI-24 Hind dell'era sovietica a pieno carico può rimanere sospeso solo per 15-20 secondi, prima che i motori vengano danneggiati dal sovraccarico.

Le agenzie di intelligence statunitensi si chiedevano perché gli Hinds sembrassero sempre decollare in corsa piuttosto che fermarsi in volo stazionario per decollare, finché non ne hanno messo le mani sopra e lo hanno scoperto.

Come molti degli altri commentatori qui menzionati, è molto più facile e con un carico di lavoro inferiore per il pilota volare in avanti rispetto al passaggio del mouse. Ci vuole anche più potenza dal motore per librarsi che per volare in avanti, e questo ha in gran parte a che fare con gli effetti sopra menzionati di dover tirare l'aria da sopra il rotore verso il basso. Questo mi fa risparmiare anche un bel po 'di benzina. Una cosa che non vedo menzionata qui è che è anche significativamente più sicuro volare in avanti che al passaggio del mouse, nel senso che c'è un margine di errore molto più ampio nel volo in avanti rispetto a un hover, e farò uno sforzo per spiegare.

Gli elicotteri, in caso di guasto al motore, possono ruotare automaticamente. Questo in pratica significa che stai "planando" con l'elicottero (funziona come quei bastoncini con un'elica su di loro che fai girare tra le tue mani e volano un po '). La rotazione automatica mentre ci si sposta in avanti è molto più facile da fare ed è molto più delicata rispetto alla rotazione automatica in hover. Se effettuo la rotazione automatica in hover, devo prima convertire un po 'di altitudine in movimento in avanti e, una volta fatto, posso "planare" verso il suolo. Quando mi avvicino al suolo, converto la velocità di avanzamento che ora ho nel rotore, quindi sostanzialmente mi fermo e atterro dolcemente. Cosa significa in pratica? Significa che se sto andando avanti, posso ruotare automaticamente a qualsiasi altitudine. Posso ruotare automaticamente ovunque da 20 piedi a 15000 piedi di altitudine. Se sono in volo stazionario e devo eseguire la rotazione automatica, probabilmente avrò bisogno di un'altitudine compresa tra 200 e 500 piedi per ruotare automaticamente e atterrare in sicurezza. Quando volo, mi trovo a mio agio a librarmi molto vicino al suolo (1-30 piedi) e mi trovo a mio agio a librarsi a 500 piedi +. Sono molto meno a mio agio (dal punto di vista della sicurezza) librandomi a 250 piedi rispetto a 1000 piedi.

TLDR;
Tendo a pensare al rotore che gira come a una "batteria". Se il rotore smette di girare, non ho energia e cadrò dal cielo. Il rotore usa costantemente energia per farmi volare, e l'uso dell'energia del rotore lo rallenterà. Posso aggiungere più energia al rotore usando il motore, ma posso anche convertire sia il movimento in avanti che l'altitudine nella rotazione del rotore. Se perdo il motore, inizierò a scendere per mantenere il rotore in rotazione finché non mi avvicino al suolo. Ora non c'è pranzo gratis, quindi quello che non posso fare è scambiare la mia altitudine con la velocità del rotore, e poi usare esattamente la stessa energia per scambiare la mia velocità del rotore per fermare la caduta. Ha attrito, ecc., Quindi colpirò il terreno MOLTO forte se lo faccio. Quello che posso fare, però, è anche andare avanti! Quindi ora sto andando avanti e sto scambiando l'altitudine con la velocità del rotore, il che in pratica significa che sto cadendo lentamente (discendente). Quando mi avvicino al suolo, posso rallentare il movimento in avanti dell'elicottero e convertire anche l'energia in avanti in velocità del rotore! Ciò significa che posso smettere di andare avanti e, di conseguenza, avere un atterraggio molto morbido. Questo è il motivo per cui non riesco a ruotare facilmente da un hover. Per prima cosa, devo convertire parte della mia altitudine in avanzamento e solo allora rallentare la discesa man mano che mi avvicino al suolo. Quindi converto quel movimento in avanti per rendere il mio atterraggio piacevole e delicato. La conversione di quell'altitudine in movimento in avanti mi richiederà circa 200-400 piedi, motivo per cui ai piloti di elicotteri non piace librarsi a bassa quota.
FINE TLDR;

Tutti gli elicotteri possono librarsi. Questo è il vantaggio principale di quel tipo di aereo rispetto all'autogiro. Quasi tutti i velivoli ad ala rotante sono oggi elicotteri, con solo un numero relativamente piccolo di autogiri ancora in giro. Gli autogiri più avanzati degli anni '30, prima che esistessero gli elicotteri, erano in grado di decollare e atterrare verticalmente, ma non potevano librarsi.

Alcune informazioni interessanti che mi sono state fornite oggi da un pilota di elicotteri molto esperto ... cose che non sono ovvie ...

Per prima cosa, capisci che un elicottero in hover ha una stabilità naturale pari a zero. A meno che il pilota non mantenga il controllo attivo e immediato su di esso, come nell'uso di riferimenti visivi, un elicottero in hover inizierà a cambiare atteggiamento e velocità e accelererà quei cambiamenti fino a quando non si schianta. Nella modalità di volo in avanti, l'elicottero ha la stabilità naturale di un aereo.

A basse velocità, l'aereo avviserà il pilota con un avvisatore acustico di stallo che le caratteristiche di volo stanno per cambiare drasticamente. Gli elicotteri non informano il pilota quando l'elicottero sta passando dal volo in avanti allo stazionamento. Spetta al pilota saperlo.

Questo è importante da tenere a mente, perché l'S76 in questione era volato nella nebbia. Zero riferimenti visivi. Era anche entrato in una salita e perso velocità, abbastanza da dove sembra essere passato dal volo in avanti (dove ha la stabilità naturale di un aereo) al volo stazionario con stabilità zero.

Gli strumenti nella maggior parte dei commerciali gli elicotteri sono gli stessi di un aereo, e quindi utili solo se l'elicottero ha una velocità di avanzamento sufficiente per essere in modalità di volo in avanti, cioè> 30 nodi per un aereo delle dimensioni e del peso dell'S76. Non si può librare un elicottero con strumenti aerei, solo su strumenti. Non sono abbastanza precisi. Alcuni aerei militari hanno strumenti aggiuntivi che forniscono le informazioni precise sull'assetto e sull'accelerazione per consentire il volo stazionario con zero riferimenti visivi, tipicamente SAR o uccelli di operazioni speciali.

Quello che non sapevo fino ad oggi: un elicottero con strumenti in stile aereo non può essere librato con successo in condizioni IMC solo su quegli strumenti. In assenza di riferimenti visivi o strumenti specifici dell'elicottero, diventerà sempre più instabile e si schianterà. E fallo abbastanza velocemente, come entro 30 secondi.