Potenza necessaria, Potenza disponibile, Quota di tangenza

In questa sezione: Potenza Indotta; Potenza di Profilo; Potenza Parassita; Figura di Merito; Potenza necessaria; Potenza Limitata/disponibile ; Potenza motori a Turbina; VY Rateo di salita Ottimale; VX Angolo di Salita ottimale.


A questo punto del nostro affascinante viaggio attraverso l'aerodinamica dell'elicottero si comincia a fare sul serio, a confrontarci con numeri, con diagrammi, con calcoli e valutazioni che sono vitali prima di ogni missione, sopratutto se si tratta di caricare la macchina o ad esempio se sono previste ascenzioni a quote elevate. Un elicottero non è come un'automobile che trova sotto le sue ruote una superficie sempre compatta su cui appoggiare il proprio peso. Un elicottero poggia il suo rotore su superfici aerodinamiche che possono ogni volta avere una densità differente e questo può seriamente influenzare le prestazioni dei motori.

Ma cosa si intende davvero per Potenza? La Potenza è rappresentabile in molti modi, uno dei più semplici per capirne il significato - spesso frainteso - è quello del Lavoro che deve compiere un motore per contrastare una Resistenza o più resistenze lungo un dato tempo e per farlo deve generare un movimento che sia lineare o rotatorio cioè coprire una distanza in un dato tempo. In altre parole la Potenza è rappresentata da un determinato insieme di Forze che si oppongono ad una o più Resistenze lungo una determinata Distanza attraverso un intervallo di Tempo. Mhh, sembra strano lo so, allora facciamo qualche sempio basilare.

Un'automobile per potersi muovere ha bisogno che il motore produca una Forza tale da vincere il Peso della macchina, la Resistenza al rotolamento delle ruote e la Resistenza aerodinamica per ogni secondo lungo il quale avviene ciò. Affinchè il motore compia questo sforzo esso dovrà utilizzare una forma di energia come il carburante necessario a vincere queste resistenze lungo un percorso lineare che è rappresentato dalla distanza che la macchina deve compiere spalmata per il tempo di funzionamento del motore, e l'insieme di tutto ciò necessario allo scopo di definisce Potenza.

La Potenza è necessaria per vincere i vari tipi di Resistenza, essa è vitale per mantenere in rotazione le varie e numerose componenti che danno vita ad un elicottero, ed in particolare il rotore principale ed il rotore di coda, che assorbono la maggiore percentuale di energia prodotta dal motore. La Potenza è normalmente espressa in Cavalli/Vapore (HP Horse Power). Un solo HP equivale a 33.000 ft/lbs/min (piedi-libre al minuto) che potremo anche rappresentare con 550ft/lbs/sec, questa informazione permette al pilota di calcolare per esempio il rateo di salita che la macchina può affrontare in base alla Potenza Disponibile in quel dato momento.

Volendo fare una esempio potremmo immaginare un elicottero che produce una potenza complessiva di 440 HP, con un peso di 5400lbs con l'obbiettivo di calcolare il nostro Rateo di Salita al minuto. L'espressione matematica per poter calcolare il Rateo di Salita da non superare osservando il Variometro, vuole che la potenza venga convertita in ft/lbs per minuto ed il risultato diviso per il peso, perchè la potenza deve essere distribuita sulla massa della macchina. Dunque:

Rcl(Rateo di salita) = HP*33000/Q(peso) quindi 440*33000/5400 da cui si avrà 2444 ft/lb al minuto

Per poter produrre Potenza ci vuole lavoro e cioè l'azione di una forza che si opponga ad una resistenza, infatti il Lavoro è uguale al prodotto della Forza per la Resistenza (Force*Resistance), in altre parole la Potenza non è altri che la capacità di produrre lavoro in un dato tempo, oppure si può rappresentare anche con la Resistenza per la Distanza diviso il Tempo. Insomma il concetto di base non cambia affatto. Questo significa che poichè la Resistenza aumenta con il quadrato della velocità (Speed²), per poter superare tale resistenza la potenza deve raggiungere valori al cubo (Power³) rispetto alla Velocità. Dunque raddoppiando la mia velocità produrrei un valore quadruplo della resistenza che richiederà otto volte la potenza necessaria per vincerla. La Potenza non è unica o singola, ma come la resistenza essa ha vari sottogruppi, come segue:

Potenza Indotta (Induced Power)

Si tratta della forza che si oppone al peso oppure alla resistenza che è associata con l'accellerazione del flusso d'aria come quello che è prodotto dal rotore, quando questo raggiunge un valore vicino al 58% - 60% di quella totale, che si riduce man mano che l'elicottero acquista velocità fino a diminuire di un quarto del suo valore quando la macchina raggiunge la massima velocità.

Potenza di Profilo (Profile Power)

E' la Potenza necessaria a manenere il rotore in moto, in altre parole lo scopo è di garantire il corretto valore di RPM in una condizione di valore di Portanza Zero che ovviamente serve anche ad alimentare il rotore di coda. La Potenza di Profilo ha un peso sul sistema tra il 15% ed il 40% in pratica essa è circa 1/4 della potenza totale disponibile. Dunque la potenza diretta al rotore principale deve rimanere relativamente costante, mentre quella che assorbe il rotore di coda diminuisce con la velocità poichè lo stabilizzatore verticale riduce il carico aerodinamico di questo. Infatti una volta che la Portanza di Traslazione ha effetto sul rotore sarà necessario ridurre il carico su di esso intervenendo sui pedali, aumentando la pressione sul pedale di destra (Rotore Antiorario). Ovviamente questo effetto ha un suo limite poichè superata una determinata velocità - come vedremo - il rotore anticoppia potrebbe entrare in stallo e creare qualche problema. La Potenza di Profilo varia con la variazione della Densità ed il Numero dei Giri Rotore (RPM).

Potenza Parassita (Parassite Power)

Si tratta in buona sostanza della Potenza necessaria a vincere la resistenza prodotta da tutti quei componenti dell'elicottero che proprio aerodinamici non sono o che non hanno una funzione aerodinamica come le articolazioni, i pattini, le antenne etc. Questo valore diminuisce quando l'elicottero è in hovering, perchè in quella fase le turbolenze sono minime e dunque altrettanto la resistenza, in altre parole essa è in funzione della Resistenza Parassita.

Abbiamo stabilito fin’ora che l’elicottero per poter sostenere il volo necessita di Potenza tale da garantire una spinta verso l’alto dell'intera struttura. Lla Potenza Necessaria deve vincere il peso della macchina, la resistenza aerodinamica della fusoliera e deve alimentare il rotore, per questo assieme al rotore stesso le caratteristiche del motore sono la chiave per raggiungere l’obbiettivo finale.
Il motore deve essere in grado di produrre una sufficiente POTENZA (W), tale da assicurare il sostentamento in volo della fusoliera e del suo contenuto, attraverso l'azione aerodinamica di questi. Abbiamo anche detto che al variare dell’angolo di incidenza si otterrà una variazione della PORTANZA, che assieme al lavoro - che impiega il motore per ottenerla generano la SPINTA grazie all'ausilio aerodinamico del rotore - deve risultare uguale o superiore al PESO, per ottenere infine il volo STAZIONARIO o HOVERING.


VOLO STAZIONARIO(Hovering) = SPINTA/PESO


Affinchè si ottenga il volo della macchina bisognerà considerare due fattori fondamentali e cioè la POTENZA NECESSARIA (Wn) per portare la macchina in "gallegiamento" e la POTENZA DISPONIBILE (Wd) erogabile al massimo delle possibilità dal motore. Entrambe, - sia la POTENZA NECESSARIA (Wn) sia la POTENZA DISPONIBILE (Wd) - si possono rappresentare graficamente in funzione della quota, della densità dell’aria, della temperatura e della velocità della macchina come illustrato nel grafico.

Il volo di un elicottero va pianificato in tutti i dettagli e la valutazione delle possibilità che il motore e l'insieme della macchina ci può permettere sono assolutamente necessarie ed inevitabili. Per poter calcolare i valori di potenza necessaria e di potenza disponibile, o del massimo peso sostenibile dalla macchina ad una determinata quota ect, ci si avvale di diversi strumenti, primo tra tutti il manuale di volo consultanto i diagrammi relativi.

L’andamento delle curve del grafico sotto che si riferisce al rateo di salita mostra con semplicità quali siano le possibilità al decollo o i Ratei di Salita, ed altre caratteristiche generali dell’elicottero, in relazione tra Wn e Wd, sia che si voli disattivando il sistema antighiaggio (ANTI ICE OFF) per ridurre l’assorbimento di ulteriore potenza dal motore, sia con il dispositivo attivato (ANTI ICE ON) che invece assorbe una considerevole quantità di energia riducendo la potenza disponibile.
La carta del rateo di salita, mostra come ad ogni singola situazione corrisponda un rateo di salita differente. Per poter meglio comprendere il meccanismo di interpretazione del diagramma sarà bene partire da una serie di informazioni di base attraverso un esempio.

 

Considerata una temperature esterna di 10°C (OAT Outside Air Temperature), una Pressure Altitude di PA 12000 ft ed un peso massimo al decollo dell’elicottero di 3000 pounds (1361 Kg circa). Si procederà come segue.
Per questa prima valutazione terremo in considerazione il sistema antighiaccio spento, (ANTI-ICE OFF) iniziando dalla temperatura esterna di 10°C che è indicata dalla piccola sezione del diagramma sulla sinistra con i valori operativi tra i -40 ed i 40 gradi (OAT ).

Da quel punto si sale verticalmente sulla carta fino a raggiungere la PA (Pressure Altitude) di 12000 ft, quindi si procede in senso orizzontale verso destra fino ad intersecare il peso massimo al decollo di 3000 pounds. Da questa posizione quindi si scende verticalmente fino alla lettura del valore approssimativo risultante di circa 890 ft/min. Questa scala (ANTI ICE OFF CLIMB CHART) è rappresentata in unita decimali e va moltiplicata per cento cosi come indicato sotto. Per cui si avrà in condizione di sistema antighiaccio spento (ANTI-ICE OFF) un rateo di salita di circa 890 ft(piedi) al minuto, portando la potenza della turbina al 100%.
Nelle stesse condizioni di potenza applicata, ma con sistema antighiaccio inserito (ANTI-ICE ON) le cose come si vedrà cambieranno sensibilmente, giacchè il dispositivo antighiaccio assorbe una considerevole porzione di potenza disponibile.

Dunque, dal punto in cui la sagoma dell’elicottero si trova - e cioè tra l’intersezione tra la PA (1200ft) ed il peso massimo al decollo (3000 pounds) - si proseguirà verticalmente fino ad intercettare la linea diagonale che fa parte del diagramma superiore. Questo diagramma si riferisce alla differenza di rateo di salita R/C (RATE OF CLIMB) che verrà sottratto da quello precedente. Poiché la condizione di volo è cambiata e noi stiamo volando con il sistema ANTIGHIACCIO inserito (ANTI-ICE ON). Dalla intersezione raggiunta tra il valore di 3000 (peso) alla linea obligua del diagramma R/C si procede in linea orizzontale fino a leggere il valore corrispondente per approssimazione uguale a 240ft (piedi). Questo sarà il valore che verrà sottratto a quello di 890ft/min (ANTI-ICE OFF) per poter stabilire la velocità di salita massima raggiungibile con una potenza disponibile del 100% della turbina, con il sistema antighiaccio inserito (ANTI-ICE ON) che sarà quindi di 650ft/min.

E’ importante sottolineare che la Potenza Disponibile è il limite massimo ad di la del quale non è possibile andare ed è consequenziale il fatto che bisogna conoscerne il valore prima di una missione. ATTENZIONE la Potenza Disponibile non è un valore costante, ma è variabile poichè le prestazioni del motore/i sono direttamente influenzate da Temperatura, Densità e Pressione dell'aria che come avrai appreso fino a questo punto, sono COSTANTEMENTE VARIABILI!.

La Potenza Disponibile è sempre inferiore a quella che il motore è in grado di generare in origine, poiché gli organi di trasmissione ed i sistemi di servizio, come gli attuatori idraulici, le pompe, etc assorbono una considerevole quantità di potenza. In media si perdono rispettivamente in un elicottero monomotore per il sistema di RAFFREDDAMENTO dal 4% al 7% della potenza erogata. Il ROTORE ANTICOPPIA a sua volta assorbe fino oltre il 10%, la TRASMISSIONE nel suo complesso un ulteriore 8% circa e quindi la POTENZA DISPONIBILE (Wd) sul rotore si ridurrà intorno al 85% nella migliore delle ipotesi, anche se bisogna calcolare questo dato per difetto piuttosto che per eccesso.

Nei motori a TURBINA invece la ripartizione sembra leggermente più favorevole. Il rotore anticoppia assorbe tra il 7% ed il 9%, la TRASMISSIONE intorno al 3% e dunque la POTENZA DISPONIBILE (Wd) sarà all’incirca dell’88%. La POTENZA DISPONIBILE è a sua volta soggetta ad ulteriori variabili, come i numerosi fattori di resistenza che agiscono sia sulle pale che sulla fusoliera, cosi come descritto in un altro capitolo. Inoltre vi sono delle limitazioni operative caratteristiche dei motori a turbina.

     
           

Gli elicotteri a turbina sono provvisti di un indicatore della potenza erogata dalla turbina libera o N2 (TORQUE) ed attraverso questo strumento è possibile stabilire la potenza applicata, calcolata in base alle condizioni specifiche del volo. In modo particolare in questa macchina la potenza applicata in condizioni di volo normale operativo è pari all’85% di TORQUE, per un tempo illimitato. Se invece si ha bisogno di una potenza disponibile maggiore, per il decollo, si può portare la potenza al 100% per un periodo non superiore ai 5 minuti, ma si può in realtà erogare una potenza disponibile anche fino al 110%, ma per un periodo limitatissimo non superiore ai 10 secondi.

Dunque la potenza disponibile (Wd) è strettamente legata anche alla durata nel tempo in relazione alle caratteristiche del motore, questo è il motivo per il quale spesso mi veniva chiesto il perché della presenza di un cronometro sul cockpit, in genere in prossimità dell’indicatore di TORQUE. I motori a turbina offrono una serie di vantaggi a discapito del consumo, tuttavia il rapporto tra potenza erogata, dimensioni e quindi il peso, fanno si che questo tipo di motore si sia perfettamente integrato negli elicotteri sin dagli anni 50 e senza alcun cedimento, anzi permettendo di progettare macchine sempre più performanti, ma studieremo in dettaglio il motore a Turbina in una serie di capitoli appositamente dedicati ad esso. Nei fatti c'è una enorme differenza a seconda che si voli con una macchina provvista di motore alternativo, con una invece provvista di motore a turbina. I primi infatti sono molto più sensibili a variazioni di quota, ed in qualche caso sono provvisti di sovralimentazione a turbo compressore per migliorarne le prestazioni. I motori a turbina invece riescono più facilmente a gestire variazioni di quota anche importanti, perdendo solo una relativa quantità di potenza se paragonati alle prestazioni di un motore alternativo. Ovviamente in entrambi i casi si tratta di fattori legati soprattutto alla notevole riduzione della densità dell’aria, che ne penalizza le prestazioni.

Nei motori alternativi ad esempio la perdita di potenza per ogni 1000 metri (3300ft circa) è di oltre il 10%, mentre nei motori a turbina non supera il 5% nella stessa condizione. Queste sono anche chiamate quote di TANGENZA PRATICA di un elicottero. Questi valori possono fornire un ulteriore gruppo di informazioni necessarie al volo, come il consumo medio orario.
I diagrammi contenuti nei manuali di volo permettono il calcolo immediato sia delle prestazioni della macchina ad una data condizione, sia i consumi, l’autonomia massima a velocità massima e la massima quota raggiungibile in OGE (Hovering Out of Ground Effect) e cioè in hovering fuori effetto suolo, in relazione al peso massimo al decollo, alla temperatura o alla densità.

             
           

Lo schema infatti permette di stabilire la massima altitudine di volo OGE in base al peso massimo (MAX WEIGHT) al decollo dell’elicottero, ed alla temperatura esterna OAT (Outside Air Temperature), ma anche viceversa e cioè di stabilire il massimo peso al decollo per una data PA ed una relativa temperatura OAT.
Vediamone un esempio: Si conosce la PA che è uguale a 10000 ft, e la temperatura che è uguale a 20°C, da ciò è necessario calcolare il peso massimo al decollo dell’elicottero per poter effettuare un Hovering OGE a quella data pressure altitude.
Partendo dalla sezione in basso a sinistra che indica le temperature che vanno da 0 a 50 OAT C° si identifica la temperatura di 20°C e si sale in verticale fino alla pressure altitude di 10000 ft (diagramma giallo).

Dal quel punto si traccia una retta che va in direzione del settore azzurro dove sono indicate le temperature massime per quella data quota, in relazione alla PA corrispondente alla tangente tracciata. Si traccia dunque la linea fino alla tangente che indica 20°C, anche indicata dalla freccia (diagramma azzurro). Quindi da quel punto si prosegue scendendo in basso in verticale lungo il diagramma fino ad intercettare un numero molto vicino a 28 che indica il peso dell'elicottero moltiplicato per 100 per ottenere il peso in Pounds e cioè 2650 lb. Questo è il tuo limite operativo per effettuare un OGE, chiaro no? Con una buona approssimazione possiamo dunque stabilire che il peso massimo dell'elicottero per quella data PA, alla temperatura al suolo di 20°C non deve superare i 2650 Lb (pounds). La conversione in Kg la si ottiene motiplicando i valori tra parentesi per 100 oppure utilizzando il convertitore; a proposito il peso del nosro Jetty è pari a 1202 kg.

Viceversa, si conosce il peso massimo al decollo che è pari a 3000 Lb, e la temperatura che è di 20°C: si vuol sapere la Tangenza Massima in OGE. Si parte questa volta dal peso dell'elicottero seguendo in verticale il diagramma del peso che indica il numero 30, e cioè la linea comprea tra il 28 ed il 32. Da quel punto si sale in verticale fino ad incontrare la bisettrice che indica la temperature di 20°C nel diagramma azzurro.

Dunque si traccia una retta orizzontale verso sinistra, così da incontrare il diagramma giallo della PA e qui si legge il valore della PA massima raggiungibile con un peso di 3000 Lb ed una temperatura al suolo di 20°C che sarà pari a 7800 ft PA massimi consentiti.

Dopo aver fatto questo esercizio che ti ha anche chiarito probabilmente l'uso del manuale di volo, in modo particolare dei diagrammi in esso contenuti, proseguiamo con l'analisi della gestione della potenza di cui abbiamo bisogno per il nostro elicottero.

Figura di Merito (figure of merit)

Si tratta di un numero utilizzato per calcolare le prestazioni o l'effettiva efficienza di una macchina. Bisogna considerare innanzitutto le caratteristiche di un elicottero, il ruolo per il quale è stato progettato. Ad esempio in un elicottero costruito per il lavoro aereo come un Erikson, in cui le pale sono state progettate assieme all'intera struttura per poter produrre la massima efficienza in volo stazionario piuttosto che in volo traslato, non può essere valutato allo stesso modo di una macchina come l'AW 139 dove la velocità è il fattore più importante. Il valore ottimale di Figura di Merito per un elicottero dovrebbe essere uguale ad uno (1) ma questo significherebbe avere una macchina in grado di soddispare entrambe le capacità delle due sopra descritte. Un valore di Figura di merito uguale ad 1 non è mai raggiungibile perchè sia le resistenze che si sviluppano sia altri fattori come attrito etc non lo permettono. Un valore di FoM di 0.75 è tuttavia un ottimo risultato, anche se il suo valore complessivo può essere influenzato dal flusso aerodinamico proveniente dal rotore anticoppia. Sembra paradossale ma un elicottero è molto più efficiente in hovering con un peso massimo al decollo perchè il flusso indotto è maggiore.

     
     

Il grafico sopra da un idea di quanto sia difficile raggiungere valori prossimi ad uno, infatti il valore massimo lo si ottiene ad un dato carico sul disco, ad una data velocità periferica ed ad un dato angolo di incidenza che produrrà la più favorevole rapporto tra la Portanza e la Resistenza. Più precisamente la Figura di Merito di un rotore è prodotta dal rapporto che c'è tra il carico sul disco è la solidità del rotore che in questo caso fortuito ed immaginario supera di poco il valore di 0.8. La FoM è proporzionale alla Resistenza Indotta divisa per la Resistenza Indotta (pala) più la Resistenza di Profilo (pala) (vedi capitolo Resistenza)

Potenza Necessaria (Required power)

Le prestazioni di un elicottero si ottengono sostanzialmente tra la differenza tra la Potenza Necessaria e la Potenza Disponibile. La Potenza necessaria a mantenere il rotore costantemente in rotazione è seriamente avversa dalla Density Altitude, in altre parole dalla densità dell'aria ad una determinata quota, ad una specifica temperatura. Ad esempio, durante una costante ascesa la Potenza di Profilo diminusice con la quota per effetto della diminuzione della Densità, mentre la Potenza Indotta aumenta.

La Potenza Totale (PtotMr) indispensabile a mantenere il volo livellato a velocità costante è rappresentata dalla Potenza Totale sul rotore principale che è la somma della MRpwr (Potenza indotta sul rotore principale)+Rppwr(Rotor Power)+PARpwr(Parassite Power). La resistenza sul rotore di coda è inclusa nella PARpwr, ma bisogna anche tener conto degli accessory, come il generatore, le pompe etc che viene definita Accessory Power (Potenza Parassita).

La quantità di Potenza Necessaria dipende dalla Pressione, dalla Densità e dalla Umidità presente nell'aria, perchè come già si è detto in precendenza la presenza di vapore acqueo in una data quantità di aria ne diminuisce la densità penalizzando le prestazioni.

       
       

La Potenza per gli elicotteri si misura in SHP (Shaft Horse Power) che rappresenta la Potenza Disponibile sul rotore, e rappresenta quello che il motore è in grado di fare al massimo delle sue possibilità, questo ne fa una linea dritta posta nella parte più alta del grafico. In un elicottero la spinta non è sempre direttamente proporzionale al flusso del carburante poichè esso varia anche in base alle caratteristiche dell'aria (Densità e Pressione) e dunque non è possibile utilizzare la curva della Resistenza come punto di riferimento proporzionale. Si vede come la curva della Potenza Parassita aumenta con la velocità poichè aumenta la Resistenza Parassita, mentre la Potenza di Profilo rimane piuttosto costante fino ad un valore di TAS elevato dove all'improvviso si impenna verso l'alto.

Il Punto più basso delle due curve (Parassite Power) e HOGE/HIGE che si riferiscono rispettivamente alla potenza disponibile per hovering in o fuori effetto suolo di un motore a turbina e di uno alternativo, è anche il punto più lontano dalla linea che rappresenta la Potenza Disponibile ed è un bel pò lontana da poter essere utilizzata. Infatti quello è il punto con la maggiore efficienza in cui la macchina si trova ad operare. Quel punto rappresenta il Massimo Rateo di Salita proprio perchè vi è una notevole distanza tra la Potenza Disponibile e la Potenza Necessaria.

 
 

Nel grafico rappresentato sopra si può notare come il flusso del carburante non è sempre in relazione con la potenza prodotta o con la velocità dell'aeromobile. Se si guarda alla curva MaxROC (Maximum rate of climb) che rappresenta il massimo rateo di salita, si vede come questa curva scende quando l'elicottero ha raggiunto una certa velocità (TAS) in un punto preciso, quando cioè il rotore è in una condizione per la quale il consumo del carburante è al meglio in rapporto ad una data velocità per ottenere il massimo rateo di salita, ed infatti la linea verticale che incontra il punto più basso della curva è chiamata Endurance TAS, cioè massima distanza percorribile a data velocità. Attenzione per TAS si intende True Air Speed e cioè velocità vera, la velocità alla quale la macchina è realmente immersa nel fluido aerodinamico e non quella indicata IAS cioè quella mostrata dall'ago dell'Anemometro, che non è assolutamente quella reale, e ne discuteremo nel capitolo relativo al pilotaggio.

La tangente verde che incontra la MaxROC viene tracciata a partire dall'origine delle ordinate verso il punto in cui incontra la curva della Potenza Necessaria (blu) e quel punto rappresenta la massima distanza (Range) percorribile dalla macchina a quella data velocità (TAS), tra l'altro quello è il punto in cui la resistenza del rotore è al suo valore minimo. Il Range Speed (TAS) Distanza/Velocità per i motori a Turbina è maggiore perchè i motori a turbina soffrono molto meno dei motori alternativi alle alte quote ed infatti le curve di HOGE ed HIGE sono più lontane dalla linea che rappresenta la Potenza Disponibile rispetto a quelle del motore alternativo. La curva di Potenza di un elicottero con motore a pistoni si muove nella direzione opposta alla quota in cui il motore si trova ad operare e varia moltissimo con il variare della Densità e quindi dell'altitudine.

La componente vento è altrettanto importante, infatti maggiore è la velocità del vento in coda tanto più vicini ci troviamo al punto di massima Prestazione/Velocità/Endurance TAS. Il vento in quella zona lavora letteralmente per noi, esso si aggiunge alla velocità relativa della macchina. I motori aspirati perdono potenza in funzione dell'altitudine e la Potenza Necessaria sarà notevolmente ridotta con la quota, riducendo fortemente l'efficienza del motore ma anche del rotore, e dunque intutivo capire che il limite della Potenza Necessaria si riduce con l'aumento della quota.

Potenza Limitata

Se non si dispone di sufficiente Potenza per mantenersi in Hovering allora il migliore angolo di Velocità di Salita si può trovare tracciando una tangente verso il vasso partendo dalla linea di Max Potenza Disponibile (HP available). Per Potenza Limitata si intende che la Potenza Totale richiesta per effettuare un hovering OGE è maggiore della Potenza Disponibile erogabile dal motore.

       
 

Potenza nei motori a Turbina

La velocità di un elicottero a turbina è sempre superiore a quella di un corrispettivo con Motore a Pistoni, perchè i motori a turbina sono molto più efficienti a ratei di potenza elevata e questo ti permette di coprire una distanza maggiore, tuttavia però a discapito del consumo di carburante, che nei motori a Turbina non è certo parsimonioso ed è uno dei costi tra i più elevati di gestione della macchina. Una delle ragioni dovute all'elevato consumo è dato dal fatto che buona parte dell'energia termica insita nel kerosene serve a mantenere il Compressore in rotazione e questo costringe il pilota ad utilizzare la curva del Consumo del Carburante per calcolare le prestazioni del motore. Il rapporto tra Velocità e Flusso del Carburante è calcolato entro uno specifico limite, come per esempio quello bruciato lungo una distanza calcolata in Miglia nautiche attraversate per ogni Pound di Kerosene. Dunque la distanza percorribile per una data quantità di carburante in un elicottero a turbina è compresa tra la Potenza Minima/Velocità e la Minima Resistenza/Velocità.

VY Rateo di salita Ottimale (Best rate of Climb)

Si tratta della velocità di salita che si raggiunge quando la curva della Potenza è al suo punto più basso, quando cioè la distanza tra questa curva e la linea che rappresenta la potenza disponibile è maggiore. Il VY rappresenta il rapporto tra il tempo e la massima altitudine che si può raggiungere per la distanza. Sappiamo ormai che all'aumento della quota, la curva della Potenza si muove verso l'alto e verso destra e questo perchè la TAS (True Air Speed) aumenta relativamente alla IAS (Indicated Air Speed) e con essa la potenza necessaria. La VY è quindi calcolata sulla IAS e cioè sulla velocità indicata piuttosto che su quella reale (TAS) perchè si tratta di un fattore aerodinamico ed essa diminuisce con il peso della macchina poichè si avrà bisogno di maggiore TRT (Total Rotor Trust) Spinta Totale del Rotore. In altre parole il migliore rateo di salita (VY) rappresenta la massima altitudine raggiunginbile nel minor tempo ed alla distanza lineare più breve, e cioè quando vi è la massima differenza tra la potenza disponibile in volo livellato e quella massima erogabile dal motore. Il Rateo di Salita aumenta con la quota ed il vento in prua aumenta il suo valore ulteriormente, mentre il vento in coda lo diminuisce.

VX Angolo di Salita Ottimale (Best angle of Climb)

Esso si riferisce al migliore rapporto tra l'altezza guadagnata in salita e la velocità orizzontale, o se si vuole al rapporto tra la distanza e l'altezza. Nei fatti non è propriamente applicabile agli elicotteri perchè in ascesa la migliore velocità orizzontale di un elicottero sarebbe uguale a zero, o all'incirca vicina allo zero e dunque risulta impossibile da calcolare per questo velivolo. Si tratta infatti di un valore applicato esclusivamente agli aerei, e la sua entità (VX) è sempre inferiore ad (VY) del 25% fino al punto massimo dove i valori si equagliano.

La corretta interpretazione dei diagrammi presenti sul manuale di volo, cosi come la conoscenza acquisita delle informazioni relative al funzionamento della macchina e la familiarità con essa, permettono la risoluzione ed il calcolo delle prestazioni del nostro elicottero fin nei dettagli più significativi, per consentirci di effettuare ogni missione in piena consapevolezza e sicurezza, ma anche di comprendere esattamente i meccanismi che regolamentano questo meraviglioso aeromobile.

©Gino D'Ignazio Gizio