Spesso si confondono dei fenomeni tra loro, perchè sotto certi aspetti si somigliano, ad esempio l'Anello Vorticoso (Vortex ring) non è affatto al stessa cosa della condizione conosciuta come Setting with Power. In questa sezione faremo dei chiarimenti, ma iniziamo prima con quello che riguarda l'Anello Vorticoso.

Si tratta di una condizione di volo potenzialmente pericolosa se si verifica durante le operazioni in volo stazionario. Lo stato di VORTICE o ANELLO VORTICOSO si forma quando si ha una discesa verticale costante. In questa situazione l’aria che viene spinta al di sotto dell’elicottero, ancora turbolenta perché rimpiazzata continuamente da quella nuova, incomincia a risalire fino a quando l’elicottero si trova in una condizione di aria completamente instabile, poichè si forma una sorta di bolla isolata che ha la forma di una ciambella che circonda il disco rotore. Questa circolazione a circuito chiuso non permette alcuna possibilità di ricambio dall’esterno. In altre parole la macchina “nuota” in una bolla di aria isolata. In questa situazione infatti si viene a formare velocemente un ANELLO VORTICOSO, che avvolge completamente l’aeromobile. Il rotore non è più attraversato da aria nuova; non fa altro che affettare sempre la stessa massa d'aria che gli circola intorno sopratutto nella zona periferica delle pale, mantenendo questo sistema in uno stato stagnante e chiuso in se stesso.

La formazione dell’ANELLO VORTICOSO che è anche conosiciuto come Anello Toroidale, è preannunciata da un crescendo di vibrazioni visibilmente percepibili ed una costante perdita di quota. L'elicottero comincia a scuotersi ad una frequenza che assume una sorta di ritmica vibrazione della cabina, in altre parole sembra quasi che la macchina si stia smontando da sola. Osservando il variometro però si nota come la macchina scende nonostante si provi ad applicare sempre più potenza, anzi questa manovra in alcuni casi può perfino peggiorare la situazione, aumentando la circolazione stagnante dell'anello vorticoso. A questa situazione segue una rottura della BOLLA, che si apre prima da un lato e poi su quello opposto e questo continua a causare la perdita di quota senza che il pilota possa intervenire nonostante si incrementi la potenza. La rimescolatura dell’aria risulterebbe maggiore con evidente aumento di incontrollabilità del velivolo.

L'Anello Vorticoso si forma ad una velocità inferiore ai 12 kts e la velocità di discesa verticale può raggiungere i 700 ft/min mentre il rotore continua a macinare il proprio flusso indotto (Downwash) man mano che la potenza viene aumentata. Abbiamo giù parlato della formazione dei vortici periferici che si generano all'estremità di un ala o delle pale durante la rotazione, ed in una condizione di Anello Vorticoso le turbolenze che si formano alla estremità delle pale aumentano le loro dimensioni. Questo porta al generarsi delle vibrazioni sopra descritte. La macchina intanto continua a scendere fino a raggiungere una velocità verticale di circa 1200 ft/min che è una velocità verticale vicina a quella di autorotazione e questa situazione pericolosa assume le caratteristiche di Setting with Power. La regola di base dice che ad una velocità inferiore ai 30 kts ed un rateo di discesa di 300 ft/min (Robinson Safety Notice SN22) si possono generare Vortex Ring senza preavviso.

Setting with Power

Il signficato di "Setting with Power" si riferisce alla perdita di spinta dovuta alla caduta di potenza del motore o - come accade nella maggior parte delle volte - all'insuffiente potenza disponibile sopratutto in fase di discesa verticale. Si può immagginare di scendere ad una relativa velocità verticale superiore ai 300 ft/min ed una velocità orizzontale inferiore ai 30 kts e di non riuscire a richiamare con il collettivo per arrestare la macchina nei tempi previsti che continua ad affondare nell'aria verso il basso. Non si tratta del fenomeno dell'anello vorticoso - anche se quello porta automaticamente ad una condizione di Setting with Power - ma in un certo senso gli somiglia, almeno nella struttura degli effetti visibili e nelle conseguenze che può generare.

Questa situazione è prettamente dovuta ad una inappropriata gestione della potenza e dunque non è un problema di ordine aerodinamico, infatti per poterne uscire la macchina deve subire una accellerazione orizzontale che sia al sopra della Portanza di Traslazione (Transational lift) perchè il flusso deve assumere un assetto più orizzontale che verticale, altrimenti si possono generare dei vortici toroidali (Ring Vortex) e bisognerà uscirne fuori con una autorotazione parziale.

La prima sensazione che si percepisce è una diminuzione dell'azione del rotore di coda (LTE) perchè le turbolenze che si formano assumono un verso opposto a quello di consuetudine investendo il rotore anticoppia, infatti i vortici marginali che si formano sulle estremità delle pale possono facilmente pregiudicare il suo funzionamento.

Ma vediamo meglio nei dettagli quello che accade in una situazione di perdita di potenza (Setting with Power). Ci troviamo in una circostanza in cui cominciamo un avvicinamento con una discesa piuttosto ripida, con una velocita verticale poco più di 300 ft/min e ad una velocità di traslazione inferiore ai 30 kts; insomma abbiamo premura e non intendiamo perdere del tempo per un approccio più lineare e progressivo. Ma appena cerchiamo di richiamare con il Collettivo per rallentare la nostra discesa la macchina sembra non riuscire a ridurre la sua velocità verticale e siamo costretti ad inclinare in avanti con il Ciclico per sfuggire a questa condizione abbassando contemporaneamente il Collettivo per guadagnare velocità orizzontale e riacquistare quota appena possibile, per poi effettuare una manovra più consona al tipo di approccio richiesto, insomma era meglio prendersi il tempo necessario piuttosto che rischiare di farsi male. Cosa è realmente accaduto?

L'elicottero durante tutto il corso del volo spinge una determinata quantità di aria al di sotto della carlinga pari o superiore al suo peso; una cosa che abbiamo già discusso più volte. Essa è una condizione costante e deve esserlo! Eccetto che in autorotazione, quando il rotore riceve una spinta dal basso verso l'alto, cioè il flusso aerodinamico lo attraversa in senso contrario per mantenerlo in rotazione, facendo del rotore una sorta di mulino a vento, infatti è chiamato anche windmil-effect, ma in questa condizione ovviamente non disponiamo piu di potenza sufficiente per sostenerci ed il flusso dal basso ci aiuta a mantenere i giri rotore per poi effettuare la flare.

Ciò che accade in una condizione di Setting with Power è proprio questo, e cioè la portata di aria che l'elicottero pompa al di sotto di esso è inferiore a quella che lo investe dal basso, e quindi il rotore si trova a macinare ancora una volta la sua stessa aria piuttosto che spingere un continuo flusso aerodinamico costante al di sotto. In altre parole la velocità dell'aria che esso spinge al di sotto del rotore è inferiore a quella che proviene dal basso - fenomeno dovuto alla sua eccessiva velocità di discesa - e dunque la potenza disponibile per poter recuperare questo sbilancio non è sufficiente. I sintomi che ci dicono di essere finiti in un Vortex Ring o in una condizione di Setting with Power sono simili e relativamente facili da individuare.

Scuotimenti e Vibrazione: Si avvertono attraverso i controlli, sopratutto sul Cicliclo perchè i vortici che si formano alle estremità delle pale vengono continuamente a rompersi e questo crea vibrazioni sia sui comandi sia sulla struttura della macchina.

Imbardate senza controllo: Avvengono perchè le turbolenze che si formano sulla periferia del disco rotore investono anche il rotore anticoppia, che si trova in una condizione di LTE e quindi parzialmente inefficace.

Potenza alternante: Noterai un continuo saltellio dell'ago del Torque, che sbalzerà di alcune tacchette più o meno intorno al valore medio che staresti utilizzando per il volo, questo avviene perchè il rotore è sottoposto a variazioni di resistenza aerodinamica per effetto della formazione e della rottura costante delle turbolenze che lo investono, questo infatti porta anche ad una risposta dei controlli molto ridotta e poco efficace.

Aumento rapito del rateo di discesa: Il segnale più evidente che prova la tua posizione rispetto al fenomeno è quella che leggi sul Variometro che in questo caso non mente, poichè ti sta indicando con chiarezza che stai scendendo pericolosamente verso il basso nonostante il rumore e le vibrazioni, ti lascino l'illusione di essere nel pieno di un volo turbolento apparentemente ascenzionale o stabile. L'istinto ti porterebbe ad aumentare la potenza ma in realtà sarebbe come piantarsi un martello sul piede mentre stai correndo, ed è la cosa in assoluto da evitare, perchè come detto sopra in più punti: aumentare la potenza significa aumentare l'entità del problema. L'unico modo per uscirne è quello di eliminare la causa e cioè l'eccessiva velocità verticale barattandola con quella orizzontale, uscendo fuori dalla bolla come sopra descritto.

Riconoscere i fenomeni pericolosi per il volo è di vitale importanza, ma non ci si può basare solo sulla mia descrizione o sulle lezioni teoriche a terra, è importante che tu chieda al tuo istruttore di mostrarti e farti sperimentare questo tipo di situazioni, perchè esse rimarranno nella tua memoria fisica di esperienze e saranno utili qual'ora ti trovassi in una circostanza del genere, perchè saresti in grado di riconoscerne la natura.

©Gino D'Ignazio Gizio