El factor P , también conocido como efecto de pala asimétrico y efecto de disco asimétrico, es un fenómeno aerodinámico experimentado por una hélice en movimiento , [1] donde el centro de empuje de la hélice se mueve fuera del centro cuando la aeronave está en un alto ángulo de ataque . Este cambio en la ubicación del centro de empuje ejercerá un momento de guiñada en la aeronave, lo que hará que se desvíe ligeramente hacia un lado. Se requiere una entrada de timón para contrarrestar la tendencia a la guiñada.
Causas
Cuando un avión de hélice vuela a velocidad de crucero en vuelo nivelado, el disco de la hélice es perpendicular al flujo de aire relativo a través de la hélice. Cada una de las palas de la hélice contacta con el aire en el mismo ángulo y velocidad, y así el empuje producido se distribuye uniformemente a través de la hélice.
Sin embargo, a velocidades más bajas, la aeronave estará típicamente en una posición de morro alto, con el disco de la hélice girado ligeramente hacia la horizontal. Esto tiene dos efectos. En primer lugar, las palas de la hélice estarán más hacia adelante cuando estén en la posición hacia abajo y más hacia atrás cuando estén en la posición hacia arriba. La pala de la hélice que se mueve hacia abajo y hacia adelante (para la rotación en el sentido de las agujas del reloj, desde la posición de la una a las seis cuando se ve desde la cabina) tendrá una mayor velocidad de avance. Esto aumentará la velocidad de la hoja, por lo que la hoja descendente producirá más empuje. La pala de la hélice que se mueve hacia arriba y hacia atrás (desde la posición de las siete en punto a las 12 en punto) tendrá una velocidad de avance reducida, por lo tanto, una velocidad aerodinámica más baja que la pala ascendente y un empuje menor. Esta asimetría desplaza el centro de empuje del disco de la hélice hacia la pala con un empuje incrementado. [2]
En segundo lugar, el ángulo de ataque de la pala descendente aumentará y el ángulo de ataque de la pala ascendente disminuirá debido a la inclinación del disco de la hélice. El mayor ángulo de ataque de la hoja descendente producirá más empuje. [3]
Tenga en cuenta que el aumento de la velocidad de avance de la pala descendente en realidad reduce su ángulo de ataque, pero esto se supera con el aumento del ángulo de ataque causado por la inclinación del disco de la hélice. En general, la pala descendente tiene una mayor velocidad y un mayor ángulo de ataque. [4]
El factor P es máximo en ángulos de ataque elevados y potencia elevada, por ejemplo, durante el despegue o en vuelo lento. [1] [5]
Efectos
Avión de hélice monomotor
Si utiliza una hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj (según la ve el piloto), la aeronave tiene tendencia a virar hacia la izquierda. Esto debe contrarrestarse con timón a la derecha. Para una hélice que gira en sentido contrario a las agujas del reloj, la aeronave tiende a virar hacia la derecha. La hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj es, con mucho, la más común. La guiñada se nota cuando se agrega potencia, aunque tiene causas adicionales, incluido el efecto de corriente de deslizamiento en espiral .
Los pilotos deben anticipar la necesidad de timón al agregar potencia o aumentar el ángulo de ataque.
Las aeronaves con rueda de cola exhiben más factor P durante el rodado en tierra que las aeronaves con tren de aterrizaje triciclo , debido al mayor ángulo del disco de la hélice con la vertical. El factor P es insignificante durante el balanceo inicial del suelo, pero dará una pronunciada tendencia de morro a la izquierda durante las últimas etapas del balanceo del suelo a medida que aumenta la velocidad de avance, particularmente si el eje de empuje se mantiene inclinado hacia el vector de trayectoria de vuelo (p. Ej. rueda en contacto con la pista). El efecto no es tan evidente durante el aterrizaje, la bengala y el lanzamiento, dado el ajuste de potencia relativamente bajo (RPM de la hélice). Sin embargo, si el acelerador se adelanta repentinamente con la rueda de cola en contacto con la pista, es prudente anticiparse a esta tendencia de morro a la izquierda.
Avión de hélice multimotor
Para aviones multimotor con hélices contrarrotantes , los factores P de ambos motores se cancelarán. Sin embargo, si ambos motores giran en la misma dirección, o si falla uno de los motores, el factor P provocará un desvío. Al igual que con los aviones monomotores, este efecto es mayor en situaciones en las que el avión está a gran potencia y tiene un alto ángulo de ataque (como el ascenso). El motor con las palas que se mueven hacia abajo hacia la punta del ala produce más guiñada y balanceo que el otro motor, porque el momento (brazo) del centro de empuje de ese motor alrededor del centro de gravedad de la aeronave es mayor. Por lo tanto, el motor con palas que se mueven hacia abajo más cerca del fuselaje será el " motor crítico ", porque su falla y la dependencia asociada del otro motor requerirá una deflexión del timón significativamente mayor por parte del piloto para mantener el vuelo recto que si el otro el motor había fallado. Por lo tanto, el factor P determina qué motor es un motor crítico. [6] Para la mayoría de los aviones (que tienen hélices que giran en el sentido de las agujas del reloj), el motor izquierdo es el motor crítico. Para aeronaves con hélices que giran en sentido contrario (es decir, que no giran en la misma dirección), los momentos del factor P son iguales y ambos motores se consideran igualmente críticos.
Con los motores girando en la misma dirección, el factor P afectará las velocidades de control mínimas ( V MC ) de la aeronave en vuelo con propulsión asimétrica. Las velocidades publicadas se determinan en función de la falla del motor crítico. Las velocidades de control mínimas reales después de la falla de cualquier otro motor serán más bajas (más seguras).
Helicópteros
El factor P es extremadamente significativo para los helicópteros en vuelo hacia adelante, porque el disco de la hélice es casi horizontal. La hoja que avanza tiene una velocidad aerodinámica más alta que la hoja que va hacia atrás, por lo que produce más sustentación. Sin embargo, los helicópteros pueden controlar el ángulo de ataque de cada pala de forma independiente (disminuyendo el ángulo de ataque sobre la pala que avanza y aumentando el ángulo de ataque sobre la pala en retirada) para mantener equilibrada la sustentación del disco del rotor. Si las palas del rotor no pudieran cambiar de forma independiente su ángulo de ataque, un helicóptero con palas de rotor que giran en sentido antihorario rodaría hacia la izquierda debido al aumento de sustentación en el lado del disco del rotor con la pala que avanza. [7] La precesión giroscópica convierte esto en un tono hacia atrás conocido como "flapback". [8] En un avión de ala fija, generalmente no hay forma de ajustar el ángulo de ataque de las palas individuales de las hélices, por lo tanto, el piloto debe lidiar con el factor P y usar el timón para contrarrestar el cambio de empuje.
La velocidad nunca superada ( V NE ) de un helicóptero se elegirá en parte para garantizar que la pala que se mueve hacia atrás no se cala.
Ver también
Referencias
- ^ a b Willits, Pat, ed. (2004) [1997]. Descubrimiento de vuelo guiado: piloto privado . Abad, Mike Kailey, Liz. Jeppesen Sanderson, Inc. pág. 3-49. ISBN 0-88487-333-1.)
- ^ http://www.av8n.com/how/htm/yaw.html#sec-p-factor
- ^ Stowell, Rich (1996). Entrenamiento de maniobras de emergencia . Rich Stowell Consulting. págs. 26-28. ISBN 1-879425-92-0.
- ^ http://www.meretrix.com/~harry/flying/notes/pfactor.html
- ^ Ramskill, Clay (junio de 2003). "Efectos de utilería" (PDF) . página 4 . SMRCC . Consultado el 27 de abril de 2009 .
- ^ Manual de vuelo en avión FAA-H-8083-3 . Administración Federal de Aviación. 2016. p. Capítulo 12 Addendum.
- ^ Manual de vuelo de helicópteros . Administración Federal de Aviación. 2019. p. 2-20.
- ^ Watkinson, John: "El arte del helicóptero" (2011), pág. 90.