vuelos coaxiales

Validez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Validez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Consideraciones
En vuelo de ascenso siempre se consideró Vc ≥ 0 y vi > 0 (corriente
siempre hacia abajo).
Conicto: al descender el rotor pueden existir dos posibles sentido del
ujo. Se viola el modelo de ujo asumido.
Velocidad de descenso moderada: la corriente en el rotor puede serhacia arriba o hacia abajo, ujo con complejas recirculaciones y
altamente turbulento. Se necesitan modelos empíricos.
Velocidad de descenso elevada: la estela del rotor se sitúa
completamente por encima del rotor. El ujo tiene una conguración
denida y es hacia arriba a través del rotor. La TCM proporciona
buenos resultados.

2. Vuelo Axial
2.3 Teoría de cantidad de movimiento. Vuelo axialdescendente

29

AAD (HE)
Validez TCM

Vuelo Axial
Regímenes

TCM. Vuelo axial desc.
1 / 25
Autorrotación axial

Introducción

AAD (HE)
Validez TCM

Vuelo Axial
Regímenes

TCM. Vuelo axial desc.
3 / 25
Autorrotación axial

Regímenes de funcionamiento
Las líneas Vc = 0, Vc + vi = 0 y Vc + 2vi = 0 denen 4 regímenes de
funcionamiento:

1

Alcance y validez de la TCMen vuelo de descenso

2

Regímenes de funcionamiento de un rotor

3

funcionamiento normal
(normal working state)
Vc ≥ 0,
anillos de vórtices
(vortex ring state)
−1 ≤ Vc /vi < 0,
estela turbulenta
(turbulent wake state)
−2 ≤ Vc /vi < −1,
molinete frenante
(windmill brake state)
Vc /vi < −2.

Autorrotación axial

[Lei06]
AAD (HE)

Vuelo Axial

TCM. Vuelo axial desc.

2/ 25

AAD (HE)

Vuelo Axial

TCM. Vuelo axial desc.

4 / 25

Validez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Régimen de funcionamiento normal (Vc ≥ 0)

Validez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Régimen anillos de vórtices (−1 ≤ Vc /vi < 0) II

Torbellinos de punta siguen trayectorias helicoidales suaves.
El ujo es periódico, sin perturbaciones.
Este régimen queda bienrepresentado por la TCM.

[Lei06]

[Lei06]

30

AAD (HE)
Validez TCM

Vuelo Axial
Regímenes

TCM. Vuelo axial desc.
5 / 25
Autorrotación axial

Régimen anillos de vórtices (−1 ≤ Vc /vi < 0) I

Vuelo Axial

TCM. Vuelo axial desc.

Vuelo Axial
Regímenes

TCM. Vuelo axial desc.
7 / 25
Autorrotación axial

Régimen de estela turbulenta

A velocidades de descenso bajaslos lamentos de los torbellinos de
punta son transportados más cerca del plano del rotor y hacia el
exterior en dirección radial. La TCM aún da resultados aceptables.
A velocidades de descenso más elevadas los torbellinos de punta se
sitúan muy cerca del rotor, no se tiene un tubo de corriente bien
denido y el ujo se vuelve no estacionario (cambia de dirección, se
desprende,...)presentando una clara aperiodicidad. Las palas
presentan un batimiento importante y se pierde capacidad de control.
Durante maniobras laterales o vuelo a punto jo con viento lateral se
puede experimentar pérdida de control de guiñada porque el rotor de
cola entre en este régimen.
Se denomina así porque los torbellinos de punta de pala se acumulan
en el plano del rotor.
AAD (HE)

AAD (HE)
ValidezTCM

6 / 25

Al incrementar la velocidad de descenso aumenta la aperiodicidad y la
turbulencia (de ahí su nombre).
Flujo similar al que aparece en la estela de un cuerpo romo.
La autorrotación se suele producir en este régimen.

[Lei06]
AAD (HE)

Vuelo Axial

TCM. Vuelo axial desc.

8 / 25

Validez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Régimen de molinete frenanteValidez TCM

Regímenes

Autorrotación axial

Régimen de molinete frenante: ecuaciones integrales

La estela desarrolla otra vez una forma más denida, apareciendo un
tubo de corriente que se expande en la parte superior.
Se recupera la estructura helicoidal regular.
Corresponde al típico ujo que aparece en un aerogenerador.

Ecuaciones
∫

∫

∫

S

S

ρ v ⋅ ndA = 0,

ρ v (v...