Por que muitos helicópteros não são construídos para velocidade?

Para entender nossa abordagem, é fundamental reconhecer que muitos dos primeiros helicópteros simplesmente não foram projetados para deslocamentos em alta velocidade. Suas missões giravam em torno de suas capacidades únicas de decolagem e pouso vertical, com foco em içamento de cargas e acesso a locais de pouso restritos. Consequentemente, a otimização aerodinâmica era muitas vezes uma preocupação secundária.

Pense nisso: em um helicóptero convencional, a fuselagem pode representar apenas cerca de 40% do arrasto parasita geral da aeronave. O mastro do rotor exposto e o conjunto do cubo podem contribuir com impressionantes 30%, e patins sem carenagem podem facilmente adicionar outros 15%. Esses grandes elementos mecânicos geradores de arrasto, ausentes nas aeronaves de asa fixa, tradicionalmente limitam os helicópteros a velocidades de cruzeiro mais baixas.

O que realmente limita a velocidade do helicóptero

Os pilotos em formação costumam aprender que a velocidade dos helicópteros é intrinsecamente limitada por fatores como a assimetria de sustentação, estol da pá que recua e números de Mach nas pontas das pás em avanço. Embora esses fatores sejam reais, seus efeitos não começam a impactar significativamente o desempenho antes de cerca de 180 nós.

A partir de 200 nós, a vibração resultante pode se tornar proibitiva, com um limite prático para helicópteros convencionais em torno de 250 nós (o recorde atual, mantido por um Lynx, é de aproximadamente 216 nós).

O poder do refinamento aerodinâmico

Se você projeta a fuselagem de um helicóptero de forma mais parecida com a de um avião aerodinâmico, tende naturalmente a níveis de arrasto muito mais baixos. Entre 1959 e 1963, Bell fez experiências com um UH-1B “Huey”. Apenas com a carenagem da fuselagem traseira, do pilone do rotor, das pernas dos patins e outras modificações modestas na estrutura (mantendo o mesmo motor e sistema de rotor, exceto pela barra oscilante), eles alcançaram uma notável redução de 66,5% no arrasto. Isso se traduziu em um aumento de 30 nós na velocidade de cruzeiro para a mesma aeronave com o mesmo peso bruto.

Isso demonstra que um projeto aerodinâmico meticuloso é fundamental para expandir os limites da velocidade de cruzeiro sem depender apenas de potência excessiva.

Este princípio é fundamental para o HX50. Nossa aeronave, aproximadamente do tamanho de um helicóptero Gazelle (embora um pouco menor e mais leve), apresenta um perfil de arrasto muito superior. Conseguimos isso por meio de:

• Fuselagem aerodinâmica e trem de pouso retrátil: eliminar o arrasto do trem de pouso exposto é um primeiro passo significativo.
• Sistema de rotor carenado: todo o sistema do rotor, incluindo o cubo e o mastro, que normalmente geram muito arrasto, está totalmente carenado. Foi dada especial atenção às raízes das pás para minimizar o arrasto.
• Fluxo de ar otimizado: os fluxos de ar internos para os sistemas de refrigeração do motor e ventilação foram cuidadosamente gerenciados para evitar “vazamentos” e perdas de momentum.
• Design avançado das pás de rotor: utiliza aerofólios modernos das séries RC3 e RC4, que são 17 a 20% mais eficientes do que os aerofólios tradicionais de rotores de helicóptero. Apresenta uma ponta parabólica curvada para minimizar o impacto do voo em altas velocidades.
• Atitude de voo nivelado: o mastro é inclinado 5 graus para a frente, e um grande estabilizador horizontal garante que a aeronave mantenha uma atitude horizontal em voos de alta velocidade. Isso resulta na menor área projetada possível em relação ao fluxo de ar.
• Pás de rotor em material composto: elas permitem um controle preciso da dinâmica estrutural do rotor em voo horizontal de alta velocidade, mantendo a vibração no mínimo.

Garantia do cumprimento das metas de desempenho

Nossa confiança não se baseia apenas em teoria. O design do HX50 passou por uma ampla validação:

• Dinâmica de fluidos computacional (CFD): os métodos mais recentes de CFD foram utilizados para projetar e otimizar a forma fundamental da fuselagem, da carenagem do mastro e da carenagem da cabeça do rotor.
• Teste em túnel de vento: a fuselagem da aeronave passou por testes em túnel de vento em 2019, e os resultados corresponderam de forma muito próxima aos nossos cálculos de CFD.
• Tecnologia de rotor comprovada: a topologia básica do rotor, o formato do plano e a distribuição dos aerofólios são bem compreendidos e já estão em uso em helicópteros existentes, entregando níveis de desempenho semelhantes.

Simplificando, a estratégia é reduzir drasticamente o arrasto para que seja necessária menos potência para voar rápido, e então configurar a aeronave para um voo para frente confortável, nivelado e eficiente.

Desempenho robusto em voo pairado

Embora a velocidade seja um foco principal, o HX50 também foi projetado com uma capacidade de sustentação robusta. Estamos confiantes em sua capacidade de cumprir as margens de desempenho especificadas, desde o nível do mar até 10.000 pés, em um dia ISA+15. Isso é amplamente respaldado por aeronaves comparáveis, com potência, peso bruto, diâmetro de rotor e solidez semelhantes.

O caminho para alcançar o desempenho em voo para frente do HX50 é resultado de um projeto inteligente e deliberado, focado na eficiência aerodinâmica. Ao minimizar o arrasto e otimizar a aeronave para sua velocidade de cruzeiro pretendida, estamos confiantes em atingir nossas metas de desempenho.

Combinado ao nosso avançado design do rotor principal em material composto, estamos prontos para oferecer uma experiência de voo sem precedentes. Temos plena confiança em nossa engenharia, em nossa validação e em nossa capacidade de cumprir essas promessas de desempenho.