Estado del anillo de vórtice: lo que los pilotos de drones deben saber

Parte de ser un buen piloto de drones es comprender la aerodinámica del vuelo, particularmente aquellas que se aplican a los aviones multicóptero. El conocimiento de estos fenómenos puede marcar la diferencia entre recuperar su dron de manera segura o sufrir un accidente grave.

Uno de estos fenómenos se denomina estado de anillo de vórtice. Esto es algo que los multicópteros, incluidos los drones y los helicópteros tripulados, son propensos a experimentar. Una aeronave atrapada en un anillo de vórtices puede sufrir una pérdida severa de sustentación, lo que resulta en un descenso incontrolado. ¿Qué es un estado de anillo de vórtice y cómo puede detectarlo cuando sucede? ¿Qué puedes hacer si tu dron queda atrapado en un anillo de vórtice?

¿Qué es un estado de anillo de vórtice?

Un estado de anillo de vórtice (alternativamente llamado ‘asentamiento con potencia’) es una condición aerodinámica en la que los rotores de un helicóptero o multicóptero están envueltos en un anillo de vórtice. Esto da como resultado una pérdida de sustentación y una posterior pérdida de control. Un estado de anillo de vórtice puede desarrollarse con bastante rapidez y puede ocurrir en cualquier tipo de multicóptero y en cualquier elevación.

Para comprender este fenómeno, primero debemos entender qué es un anillo de vórtice. Un anillo de vórtice es un vórtice formado por cualquier fluido (líquido o gas) que toma la forma de un toro o una rosquilla. A lo largo de este anillo, el fluido forma un circuito cerrado al girar alrededor de una línea de eje. Este anillo de vórtice puede permanecer intacto incluso mientras está en movimiento, como algunos de nosotros podemos haber visto con los anillos de humo, un truco común que hacen los fumadores.

En aerodinámica, los anillos de vórtice pueden formarse por el levantamiento y el descenso creados por los rotores de un avión multicóptero. Cuando esto sucede, el avión pierde sustentación y acelera hacia abajo. Un piloto sin experiencia puede verse tentado a aumentar la potencia de los rotores para generar sustentación. Sin embargo, esto solo servirá para aumentar la corriente descendente que pasa por el centro de los rotores, acelerando aún más el descenso de la aeronave. En teoría, es posible salir de un estado de anillo de vórtice, pero esto requerirá niveles inmensos de potencia de los rotores.

La recuperación de un estado de anillo de vórtice es posible. Los pilotos de helicópteros han establecido protocolos sobre cómo recuperarse de un estado de anillo de vórtice, aunque también existen métodos no estándar que parecen ser efectivos. La habilidad más valiosa para los pilotos es poder reconocer cuándo la aeronave entra en un estado de anillo de vórtice para que puedan responder rápidamente.

Sin embargo, la ventana para recuperarse puede ser muy pequeña ya que un avión debajo de un anillo de vórtice puede descender muy rápidamente. Incluso si pudiera recuperarse, una aeronave que atraviesa un estado de anillo de vórtice inevitablemente perderá una altitud significativa. Con esto en mente, es mejor evitar la aparición de un estado de anillo de vórtice que recuperarse de uno cuando se desarrolla.

Los pilotos de drones se refieren con frecuencia al estado del anillo de vórtice como el «bamboleo de la muerte». Cuando esto sucede, los drones exhiben un bamboleo característico mientras pierden altitud rápidamente.

¿Cómo se forman los anillos de vórtice?

Más vale prevenir que curar: esta antigua sabiduría se aplica a la formación de un anillo de vórtice. Sin embargo, los pilotos deben comprender el mecanismo detrás de la formación de un anillo de vórtice para evitar tal situación.

Un anillo de vórtice se forma cuando una masa de fluido que se mueve a alta velocidad se inyecta hacia una masa de fluido estacionario. La fricción entre las dos masas diferentes de fluidos hace que el fluido en movimiento en el núcleo externo de un toroide imaginario disminuya la velocidad y gire hacia el núcleo interno. En el núcleo interior, este fluido recupera velocidad debido a la inyección continua de fluido móvil.

En el vuelo basado en rotor, el anillo de vórtice está formado por el aire que empuja el rotor para generar sustentación. En este caso, el anillo de vórtice se forma alrededor de los bordes exteriores de los rotores. Este anillo de vórtice se mueve con los rotores a medida que la aeronave desciende, lo que dificulta que el piloto recupere el control.

Un anillo de vórtice provoca una pérdida de sustentación para la aeronave. Peor aún, el aire que empujan los rotores contribuye a la corriente descendente que hace que el avión descienda aún más rápido. El movimiento descendente de la aeronave alimenta aún más el anillo de vórtice. Para recuperar el control de la aeronave, se debe interrumpir el patrón de movimiento del anillo de vórtice.

¿Qué factores promueven la formación de un anillo de vórtice?

Hay una combinación específica de factores que pueden hacer que la formación de un anillo de vórtice sea altamente probable: una tasa de descenso relativamente alta junto con velocidad de avance lenta. Durante el descenso, aumenta el flujo ascendente de aire a lo largo de las puntas del rotor. Cuando se combina con la sustentación descendente generada por los rotores, esta combinación aerodinámica se convierte en la base de la formación de anillos de vórtice.

Otra circunstancia que hace que la formación de anillos de vórtice sea muy probable podría ser bastante exclusiva del vuelo de drones. En circunstancias normales, la sustentación que generan los rotores de los drones se mueve hacia abajo sin posibilidad de reflejarse en ninguna superficie. Sin embargo, este podría no ser el caso si está tratando de flotar muy cerca de una superficie rígida.

La desviación del aire de una superficie puede provocar la formación de anillos de vórtice localizados. Esta es una de las razones por las que el vuelo de drones en interiores puede ser muy difícil. El efecto de los anillos de vórtice localizados puede no ser tan dramático, pero sin duda creará una pérdida de control momentánea o prolongada. Al volar en un espacio interior, este lapso de control podría ser suficiente para que el dron se estrelle contra una pared cercana.

Cómo evitar o recuperarse de un estado de anillo de vórtice

Si vuela drones con la suficiente frecuencia, entonces un estado de anillo de vórtice es algo que encontrará eventualmente. Es cierto que los drones modernos son menos vulnerables a la formación de anillos de vórtice por razones que discutiremos más adelante. A pesar de la ventaja, aún vale la pena conocer el mecanismo de un estado de anillo de vórtice y cómo recuperarse de uno.

Tasa de descenso controlada

La causa número uno de la formación de anillos de vórtice es una velocidad de descenso excesivamente alta. Las generaciones anteriores de drones de la era del Phantom 3 eran más propensas a sufrir un estado de anillo de vórtice debido a este fenómeno.

Los drones más nuevos han sido preprogramados con una velocidad de descenso máxima específicamente para evitar el estado de anillo de vórtice. Cualquier dron que se lanzó con el Mavic original y otros drones que se lanzaron más tarde ya deberían venir con esta característica. Por esta razón, un anillo de vórtice no es algo que muchos pilotos de drones experimenten hoy en día. Esto todavía no es una garantía de que nunca sucederá: cualquier corriente ascendente significativa aún puede causar la formación de un anillo de vórtice.

Rotores en ángulo

Otra característica de diseño que ayuda a prevenir el estado de anillo de vórtice son los rotores que están inclinados o en ángulo con respecto a la vertical. Esto significa que no genera sustentación directamente hacia abajo. En cambio, la elevación de cada rotor tiene componentes tanto verticales como horizontales. Esto debería ayudar a interrumpir un anillo de vórtice o evitar que se forme uno en primer lugar.

Esta es una elección de diseño sutil que puede no notarse a menos que esté mirando de cerca. Si compró su dron en cualquier momento en los últimos cinco años, es muy probable que tenga motores inclinados.

Aterriza con algo de movimiento hacia adelante

Aunque el firmware de los drones debería evitar que desciendas lo suficientemente rápido como para causar un estado de anillo de vórtice, todavía se considera una buena práctica no descender en línea recta verticalmente. Recomendamos descender suavemente con un movimiento hacia adelante hacia el lugar de aterrizaje deseado. Si no tiene un corredor para hacer esto, puede intentar descender en forma de espiral.

Muévase hacia los lados para recuperarse

Si su dron queda atrapado en un anillo de vórtice, su mejor medio para recuperarse sería moverse hacia los lados o hacia adelante. Idealmente, esto debería ser suficiente para romper el anillo de vórtice para que pueda recuperar el control.

Lo bueno de los drones es que crean anillos de vórtice que son tan pequeños que bastaría con moverse unos centímetros para romperlos. Esto también significa que la recuperación de un estado de anillo de vórtice debería ser más fácil para los drones ultraportátiles que para los modelos más grandes como los drones Phantom y Yuneec Typhoon.

Como se mencionó, es más fácil evitar la formación de un anillo de vórtice que intentar recuperarse de uno. Una pérdida momentánea de su dron puede provocar fácilmente un accidente, especialmente si está volando en espacios reducidos.

Pensamientos finales

Un estado de anillo de vórtice es uno de los fenómenos aerodinámicos más importantes que un piloto de drones debe comprender. Cualquier aeronave impulsada por rotor puede entrar en un estado de anillo de vórtice, lo que hace que pierda altitud rápidamente.

Incluso si los drones modernos tienen salvaguardias contra la formación de anillos de vórtice, la posibilidad muy remota de que suceda es algo que debe evitarse y anticiparse deliberadamente. Al comprender cómo se forman los anillos de vórtice, podemos tomar mejores medidas para evitar que suceda. Lo bueno de los drones voladores es que también es bastante fácil liberarse de un anillo de vórtice.