Ana Rotor ve Kuyruk Rotor Türbülansları ve Güçlü Çöküş

Yazar: Ercan Caner, Sun Savunma Net, 7 Kasım 2017

Kalkış, iniş ve havır safhaları, helikopter uçuşlarında potansiyel riskler içermektedir. Pilotlar riskleri asgari seviyeye indirebilmek maksadıyla, özellikle yüksek yoğunluk irtifası, azami gros ağırlık ile kapalı ve tepe harekâtında her zaman uyanık olmalı ve durumsal farkındalık seviyelerini en üst derecede korumalıdırlar.

Çift motorlu bir helikopter, gündüz şartlarında hafif ve değişik yönlerden esen rüzgâr altında iniş için son yaklaşmadadır. Yakıtın çoğu tüketilmiş durumdadır ve iniş için gerekli olan güç fazlasıyla mevcuttur. Son yaklaşmada süzülüş hattının üstünde olan pilot, süzülüş hattına oturmak için alçalma oranını dakikada 700 feet’e yükseltir, ağaçlar geçildikten sonra, süratini 5 knot altına düşürdüğünde, pilot kuyruk rotor pedallarında hafif bir itme hisseder ve bunu değişik yönlerden esen hafif şiddetteki rüzgârın etkisine bağlar.

Aniden helikopterin kontrolü güçleşir ve yere yaklaşma hızı artmaya başlar. Pilot alçalma oranını azaltmak maksadıyla kollektif tatbik ettiğinde çöküş oranı daha da artar ve daha fazla güç ihtiyacı ortaya çıkar.  Helikopter hızla yere çarpıp tekrar havalanır ve tekrar yere sert olarak iner. Tekerleklerdeki şok emici sistemler sayesinde pilotun gururunun incinmesi hariç helikopterde hiçbir hasar meydana gelmemiştir.

Güçlü çöküş veya ana rotor türbülansları, bazı helikopterlerde 4000 feet/dakikadan daha fazla bir alçalma oranına neden olabilirler, bu şekilde sert bir iniş ise ana rotor pallerinin kuyruk bumunu kesmesine veya kabine çarpmasına dahi neden olabilir.

Güçlü çöküş ile ana rotorun türbülans etkisiyle çöküşü arasında hiçbir ilgi yoktur. Güçlü çöküş mevcut gücün gereken güçten daha az olduğu durumdur. Örneğin yüklü bir helikopter, yüksek yoğunluk irtifasında bir inişte, özellikle son yaklaşma esnasında, pilotun gerekli kollektif kumandayı (artırma) uygulamasına rağmen güçlü çöküşe girebilir. Diğer bir örnek ise bir taarruz helikopterinin tam güçle uyguladığı yüksek G’li kaçınma manevrası esnasında düşük süratlerde karşılaşacağı durumdur. Bir helikopterde, tıpkı sabit kanatlı hava araçlarının kanatları tarafından oluşturulan türbülanslar gibi, pal uçlarında türbülanslar oluşur.

Güçlü çöküş, helikopterin kendisi tarafından aşağı doğru oluşturulan aşağı doğru hava akımlarının etkisi altına girmesidir. Hücum açısı çok yüksektir ve ana rotor palleri masta yakın bölgelerden başlayarak stol olmaktadır. Uygun kumanda verilmediği durumlarda stol ilerleyerek pal uçlarına kadar ulaşacak, saykılık kumanda kabiliyeti kaybedilecek ve helikopter yere sert bir şekilde çarpacaktır.

Kuyruk rotor etkinliğinin kaybı düşük uçuş süratlerinde rastlanan oldukça kritik bir olaydır, düzeltilmez ise başın yaw ekseninde hızlı bir şekilde sapmasına ve helikopterin kontrolünün tamamen yitirilmesine neden olur.

Alçalma oranı artıkça ana rotor diskinin aşağı doğru yaptığı hava akımının tersine, yukarı doğru kısmi hava akışı artacak ve ana rotor pallerinin her bölümünde kısmi hava akışını farklı şekilde etkileyecektir.

GÜÇLÜ ÇÖKÜŞÜ BELİRLEMEK

Uzun yıllar uçmuş, tecrübeli helikopter pilotları dahi güçlü çöküşü yanlış anlamış olabilirler. Genç pilotların son yaklaşmada süratlerini, meydana gelebilecek bir motor susması esnasında otoratif inişi kolaylaştırmak amacıyla yüksek tuttukları, bunun son yaklaşmanın son kısmında yüksek flare oranlarına neden olarak inişin son safhasında aşırı kollektif tatbiki ve derin bir yaklaşmaya neden olduğu herkes tarafından çok iyi bilinmektedir.

Ve birçok pilot, son yaklaşmanın son kısmındaki sarsıntı ve kuyruk rotor pedallarındaki itmeleri, helikopterin geçiş kaldırıcı kuvveti kaybetmesine, dinamik stabilizasyonunun yitirilmesine ve değişik yönlerden esen rüzgârlara bağlayabilir.

Ana rotor türbülans etkisiyle çöküş ise, helikopterin kendi ana rotor palleri tarafından aşağı doğru itilen hava akımının, helikopterin alçalması esnasında yukarı doğru çekilen hava akımı ile karşılaştığında gösterir. Karşılaşan iki hava akımı, içinde yüksek enerji dolu olan bir balon yaratır. Bu balonun içerisindeki hava akımları, pal dip ve uçlarında yukarı doğru, ortalarında ise aşağı doğrudur ve sonuç kaldırıcı gücün ortadan kalkmasıdır.

Ana Rotor Disk Vorteks Etkisi (285°-315°): Helikopterin sol tarafından gelen 10 ile 30 knot arasındaki rüzgâr ana rotor tarafından oluşturulan vorteks etkisinin nisbi rüzgâr olarak kuyruk rotora etki etmesini sağlar. Bu durumda kuyruk rotoru, aşırı türbülanslı bir ortamdadır.

Bu balon düzensiz olarak belki de her saniye yırtılarak ve yeniden oluşarak tehlikeli durumların ortaya çıkmasına neden olur. Bunun sonucunda rotor dengesizliklerinden kaynaklanan değişken pal flaplamaları, bu flaplamalardan kaynaklanan gövdenin ani hareketleri ve kumandaların tam randımanlı çalışmama durumları ortaya çıkar.

Geniş anlamda, hücum açısındaki anlık değişmeler kaldırma gücünü etkilerken, kuyruk rotorlarına doğru itilen havadaki düzensizlikler de üretilen antitork etkisini azaltarak başta sağa-sola kontrolsüz kaçmalara neden olur.

Kısmi bir kollektif uygulaması ile helikopter irtifa kaybetmeye devam edecek ve güç tatbik edilmesi helikopterlerin çöküşünü yavaşlatmayacaktır.  Pilot ilerleyen tehlikenin varlığını hissetmez ve gerekli düzeltici manevrayı derhal uygulamaz ise çöküş oranı gittikçe artacak ve helikopter kontrol edilemez bir şekilde yön oynamaları yaparak yere çarpacaktır.

Tırmanma ve düz uçuşlarda helikopter ana rotor diski, ana rotor palleri üzerindeki alçak basınç etkisiyle oluşan emme kuvvetinden etkilenmeyen taze hava ile beslenir. Havır esnasında hava daha az tazedir ve pal uçlarında bir miktar türbülans oluşur.

ANA ROTOR TÜRBÜLANSINDAN SAKINMA

Ana rotor türbülansının oluşması için üç şart gereklidir.

• Güçlü uçuşta aşağı doğru itilen hava akımının varlığı,
• Dakikada 300 feet oranından daha fazla alçalma oranı ve
• Düşük veya sıfır ileri sürat.

Dakikada 300 feet ve daha düşük alçalma oranlarında herhangi bir sorun yoktur. Alçalma oranı 300 feet/dakika oranının üstüne çıktığında vorteks halkası oluşur. Alçalma oranı 2.000 feet/dakika oranının üstüne çıktığında ise nisbi rüzgâr sadece palleri döndürmekte fakat herhangi bir kaldırma kuvveti yaratılmamaktadır.

Güçlü çöküşün meydana gelebilmesi için yukarıda sıralanan üç şartın da varlığı gerektiğinden, bunların birinden kaçınmak güçlü çöküşe girmeyi engeller.

Bu, belirtilerin her zaman kolaylıkla algılanabilme zorluğu ve üreticiler hazırladıkları uçuş kitaplarında nadiren problemleri, nedenleri, düzeltme teknikleri ve kaçınılması gereken sahaları belirttiklerinden oldukça kolay bir işlem değildir. Bir rehber olarak aşağıda sıralanan manevralar çok sıklıkla güçlü çöküşe neden olurlar.

• Değişen rüzgâr şartlarında düşük sürat,
• Düşük süratli ve derin kapalı bölge ile tepe yaklaşmaları,
• Hızlı durma manevraları sonundaki düşük sürat ve aşırı kontrol manevraları,
• Pilotun süzülüş hattının üzerinde kaldığını hissetmesi durumunda sürati düşürerek alçalış oranını artırması ve
• Derin yaklaşmalar yapılırken yere temas öncesi çöküşü durdurmak için yapılan ani-fazla güç tatbikleri.

Helikopterlerin çoğu 300-800 feet/dakikalık alçalma oranlarında düşük veya sıfır ileri süratte ve mevcut gücün en azından %20’si kullanıyorken, güçlü çöküşe girme riski taşırlar. Yüksek alçalma oranına ilave olarak derin yaklaşma açısı (50-90 derece) bu riski iki kat artırır. Ufuk hattına göre 30 dereceden daha düşük açılarda yapılan yaklaşmalarda güçlü çöküşe girme riski yoktur.

Güçlü uçuş ve otorotasyon esnasındaki hava akımları ve uçuş yönü.

DÜZELTME TEKNİKLERİ

Güçlü çöküşten kurtulma üç şekilde yapılabilir.

Tam gücün hızlı bir şekilde uygulanması, aşağı doğru hava akımını artırarak balonun yırtılmasına ve ana rotor pallerinin türbülans etkisinden çıkmasına neden olur. Bu teknik riskli olabilir ve yeterli güç mevcut değilse (balonu yırtmak için) durum daha da kötüleşebilir.

Otorotasyona girmek ana rotorun aşağı doğru yaptığı hava akımını ortadan kaldırarak balonun yırtılmasına ve ana rotor pallerinin türbülans etkisinin yok olmasına neden olur. Bununla beraber otorotasyon sonrası uygun bir iniş alanı, güçlü kurtarma yapılacak ise yeteri kadar irtifa ve ileri sürat mevcut olmayabilir. Bu nedenle bu teknik, her türlü uçuş şartlarında uygulanabilecek bir çözüm yöntemi değildir.

Her ne kadar kumandaların helikopteri kontrol altında tutması zorlaştıysa da en pratik düzeltme-kurtulma tekniği, ileri saykılık uygulamasıyla helikopterin ileri süratini artırmaktır. Bu; oluşan balon içerisinden helikopterin uzaklaşması anlamına gelir. İleri saykılık uygulaması esnasında kollektifin çok hafif bir şekilde aşağı doğru bastırılması, pallerin stol olan kısımlarının hızla azalmasına ve güçlü çöküşten kurtulmaya yardım edecektir.

Bir miktar irtifa kaybı kaçınılmaz olduğundan güçlü çöküşün erkenden hissedilmesi bu manevranın uygulanabilmesi için şarttır. Oluşan balon içerisinden kaçmak kapalı bölgeler ve binaların arasında her zaman mümkün olmayabilir. Güçlü çöküşten kaynaklanan bir kazadan sakınmanın en iyi yolu; ana rotor pallerinin türbülansına ve oluşturduğu balonun içerisine girmemektir.

Otorotasyon esnasında hava akışı güçlü uçuşun tersinedir, fakat yüksek çöküş oranı ve pallerin hücum açısının sıfır veya düşük olması türbülans oluşma olasılığını ortadan kaldırır. Güçlü alçalmalar hava akımının yeni bir bileşkesi olan denge unsuru da işin içine katıldığından farklıdırlar. Yüksek hızlı veya dakikada 300 feet veya daha az oranındaki alçak yaklaşmalarda, ana rotor pallerinde oluşan türbülanslar helikopterin oldukça arkasında kaldıklarından bir problem yoktur.

KUYRUK ROTOR TÜRBÜLANSLARI

Kuyruk rotor palleri için de aynı durum söz konusudur. Sonuç olarak güçlü çöküş yerine kuyruk rotor etkinliğinin azalması ortaya çıkar. Bu durum özellikle sağa dönüşlerde ve sola yan uçuşlarda ortaya çıkar. Sağa dönüşlerde kuyruk rotor pal hatvesi azalmış durumdadır ve kuyruğun sola doğru kayması kuyruk rotor pallerine doğru kısmi bir hava akımı yaratır.  İki hava akımının karşılaşması ana rotor pallerinde olduğu gibi bir balon oluşmasına neden olabilir. 

Aynı olay sola doğru yan uçuşlarda veya havır esnasında soldan yan rüzgâr alındığı durumlarda da görülebilir. İki hava akımının karşılaşıp türbülans oluşturması ve kuyruk rotor pallerinin stol olması durumunda, kuyruk rotor etkinliği azalacak ve sağa dönüş oranı artacak veya sol yana doğru yapılan uçuşlarda başın sağa kaçmasına neden olacaktır.

Bu hareketi kontrol etmek için ne yapılabilir?

Kuyruk rotor sistemi, ana rotor palleri tarafından yaratılan tork etkisini dengelemek maksadıyla tasarlanmıştır.

Kuyruk rotor pallerinin açısını artırmak iyi bir fikir değildir, çünkü bu sadece dönüş oranını artıracaktır, bunun yerine helikopteri saykılık kumanda tatbik ederek ileri veya yana doğru atmak, balondan ve türbülanstan kaçışı sağlayacaktır.

Palin mast tarafından kritik hücum açısı çabucak aşılacak ve problem yoğunlaştıkça pal iç kısımlarının stol olma oranı artarak kaldırma gücünün kaybına yol açacaktır. Bu, yüksek bir alçalış oranı demektir ve genellikle güçlü çöküş olarak bilinir.

BALONU PATLATMAK

Özellikle yere yakınken başın sağa-sola kaçışlarından, gövdenin dönmesinden sakınmak ancak balondan sakınmak ile mümkün olur. Son yaklaşmanın son kısmındaki titreme ve sarsıntılardan kaçınmak için balonu patlatın!

Ne de olsa hiçbir pilot inişten önce yolcularını luna parktaki aletlerde olduğu gibi sarsmak istemez. Hızınızı yüksek, yaklaşma açısını alçak tutarak güçlü çöküşten sakının.

Bütün uçuculara iyi uçuşlar dilerim.