A fenti cím egy igen elnagyolt fordítása a jelenségnek, amelyre igazából nincsen magyar szó. Angolul úgy hangzik hogy Vortex ring state (örvénygyűrű állapot) vagy VRS, de sokszor találkozhatunk a Wobble of Death (halálos inogás) megnevezéssel is, de a Power Stall kifejezés sem ritka. Pont ez történt velem is, meg is örökítettem videón és nem is olyan régen egy fórumtárs is elszenvedte a VRS jelenséget, nála szó szerint halálos volt, legalábbis a gépére nézve. Azért hogy elkerüljétek az ilyen eseteket, született meg ez a bejegyzés, mert amikor az ember a saját bőrén tapasztalja ezt a jelenséget, akkor elég ijesztő tud lenni.

ÖRVÉNYGYŰRŰ ÁLLAPOT

Az örvényggyűrű állapotot először helikopterek esetében figyelték meg. Szerencsénkre azonban a multirotoros gépek is helikopterek, csak több forgószárnnyal rendelkeznek, ezért az elmélet itt is alkalmazható. Amikor a helikopter/multirotoros gép függőlegesen ereszkedni kezd (függőleges merülés), az alulról érkező légáramlás sebessége megközelíti a rotoron ébredő légáramlatok sebességértékeit. Ebben az állapotban a rotoron áthaladó levegő - amit a fenti rajz egy kékkel jelölt szinuszhullámként ábrázol - egy zárt örvényhullámot (örvények sokaságát) alkot és emiatt a környező levegő azt megkerüli. Ez a gyakorlatban azt jelenti, hogy a rotorok "kilapátolják" maguk körül a levegőt, majd ebbe az üres térbe beleereszkedve leesik a teljesítményük. Így mind a kormányozhatóság, mind az emelő erő jelentősen lecsökken, ezért a gép zuhanni kezd vagy legalábbis a vártnál gyorsabban fog magasságot veszíteni.

Hogyan hat ez a multirotoros, fix szögállású gépekre? Mivel a gép a zuhanás közben megdől, ezért a vezérlő a stabilizátor jelek alapján ellen fog kompenzálni, ami azt eredményezi, hogy amerre dől a gép, azon az oldalon megemeli a fordulatszámot, hogy felemelje a vízszinteshez képest lejjebb lévő oldalt. A gép ennek hatására túldől, leejti a másik oldalát, amire a vezérlő újra ellenkormányoz, de már a másik oldalon, belengetve a géptestet. Minden ilyen ellenkormányzás egyre nagyobb, további ellenreakcióval fog párosulni, ezért a géptest elkezd lengeni, mint egy inga. Ennek a legtöbb esetben a vége az, hogy a gép átbukik a függőleges tengelye mentén és lezuhan, úgy ahogy azt a lenti videóban is sikerült produkálnom (sajna csak belső nézet van, de majd igyekszem egy külső nézetes videóban is megismételni a jelenséget).

Gondolhatnánk, hogy ez nem is olyan veszélyes, simán ki lehet kompenzálni, ami valóban igaz, ha időben észre vesszük a bajt. Azonban amikor a gép kellően magasan van, vagy FPV-vel repülünk, csak azt fogjuk látni, hogy valamiért nagyon billeg a gép, sőt a gyengébb rángásokat akár a gimbal teljesen el is fedheti. Mire észrevesszük a bajt, lehet hogy a gép már oldalra dőlve zuhan lefelé. A lenti képen egy kb. 200 méter magasból lezuhant Cheerson CX-20 maradványai láthatóak, gyaníthatóan a VRS-nek áldozatul esve.

Hogyan lehet elkerülni a VRS-t? A legjobb módszer, ha alapból Z alakban, jobbra balra oldalazva, vagy előre hátra billegtetve ereszkedünk, ezzel a gép mindig olyan légrétegen fog áthaladni, amire már nem hatnak az örvénygyűrűk. Ha tapasztaljuk az örvénygyűrű jelenséget, mindenképpen döntsük meg a pitchet (Mode 2 jobb kar fel-le), ezzel kimozdítva a gépet az örvénygyűrűk közül. 

Arra is van lehetőség, hogy a gép átjut az örvénygyűrű által alkotott levegőrétegen és "kiesik" belőle, ez akkor következik be, ha a függőleges sebesség (ereszkedés) elég gyors, ilyenkor az alulról érkező légáramlás "lefújja" a rotorokról az örvényeket, vagyis a gázlevétel is lehet mentőöv a problémára. 

A vezérlő ellenkompenzációs hatását a PID kombinált érték I értékének (integral) mérséklésével is csökkenthetjük. Azt a tanácsot kaptam, hogy 2 századdal való csökkentés kellően mérsékeli a jelenséget, ha meg nem is szünteti. Megpróbálok majd egy előtte és egy utána felvételt is csinálni, ha Gaia, a természet úrnője is úgy akarja.

Amit viszont ne csináljunk, hogy elkezdjük ész nélkül nyomni a gázt, mert ez felerősíti a hatást (vagyis rontunk a helyzeten) és a gép még inkább beleng, majd átesik. Próbáljunk oldalra vagy előre kimozogni az örvényből, az segít a legtöbbet.

Ami a legfontosabb, hogy időben észrevegyük a jelenséget és még akkor beavatkozzunk, amikor még lehet tenni valamit.

Forrás:

Gausz Tamás, Szilágyi Dénes: Az örvényesség és a helikopterek
Quadcopter 101 Vortex Ring State