Hispanopedia Wiki
El factor P , también conocido como efecto de pala asimétrica y efecto de disco asimétrico, es un fenómeno aerodinámico que experimenta una hélice en movimiento [ 1 ] , en el que el centro de empuje de la hélice se desplaza cuando la aeronave se encuentra a un ángulo de ataque elevado . Este desplazamiento en la ubicación del centro de empuje ejerce un momento de guiñada sobre la aeronave, provocando que gire 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 horizontal, el disco de la hélice es perpendicular al flujo de aire relativo que la atraviesa. Cada una de las palas de la hélice entra en contacto con el aire con el mismo ángulo y velocidad, por lo que el empuje producido se distribuye uniformemente a lo largo de la hélice.
Sin embargo, a velocidades más bajas, la aeronave normalmente se encontrará con la nariz elevada y el disco de la hélice ligeramente girado hacia la horizontal. Esto tiene dos efectos. En primer lugar, las palas de la hélice estarán más adelantadas cuando estén en la posición inferior y más retrasadas cuando estén en la posición superior. La pala que se mueve hacia abajo y hacia adelante (para la rotación en sentido horario, desde la posición de la una a las seis en punto vista desde la cabina) tendrá una mayor velocidad de avance. Esto aumentará la velocidad aerodinámica de la pala, por lo que la pala que desciende producirá más empuje. La pala que se mueve hacia arriba y hacia atrás (desde la posición de las siete a las doce en punto) tendrá una menor velocidad de avance, por lo tanto, una menor velocidad aerodinámica que la pala que desciende y un menor empuje. Esta asimetría desplaza el centro de empuje del disco de la hélice hacia la pala con mayor empuje. [ 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. Un mayor ángulo de ataque de la pala descendente producirá mayor empuje. [ 3 ]
Cabe señalar que el aumento de la velocidad de avance de la pala descendente reduce su ángulo de ataque, pero esto se compensa 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 aerodinámica y un mayor ángulo de ataque. [ 4 ]
El factor P es mayor en ángulos de ataque elevados y alta potencia, por ejemplo durante el despegue o en vuelo lento. [ 1 ] [ 5 ]
Efectos
Avión monomotor de hélice
Si se utiliza una hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj (desde la perspectiva del piloto), la aeronave tiende a guiñar hacia la izquierda al ascender y hacia la derecha al descender. Esto debe contrarrestarse con el timón de dirección en sentido contrario. La hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj es, con diferencia, la más común. La guiñada se nota al aumentar la potencia, aunque tiene otras causas, como el efecto de la estela en espiral . En una aeronave de ala fija , normalmente 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 de dirección para contrarrestar el cambio de empuje.
Los pilotos anticipan la necesidad de usar el timón de dirección al cambiar la potencia del motor o el ángulo de cabeceo (ángulo de ataque), y compensan aplicando el timón de dirección hacia la izquierda o hacia la derecha según sea necesario.
Las aeronaves con rueda de cola presentan un factor P mayor durante el rodaje que las aeronaves con tren de aterrizaje triciclo , debido al mayor ángulo del disco de la hélice con respecto a la vertical. El factor P es insignificante durante el rodaje inicial, pero genera una marcada tendencia a girar hacia la izquierda durante las etapas posteriores del rodaje a medida que aumenta la velocidad de avance, especialmente si el eje de empuje se mantiene inclinado con respecto al vector de trayectoria de vuelo (por ejemplo, con la rueda de cola en contacto con la pista). El efecto no es tan evidente durante el aterrizaje, el planeo y el rodaje, dado el ajuste de potencia relativamente bajo (RPM de la hélice). Sin embargo, si se acelera repentinamente con la rueda de cola en contacto con la pista, es prudente anticipar esta tendencia a girar hacia la izquierda.
Avión de hélice multimotor
Para aeronaves multimotor con hélices contrarrotatorias , los factores P de ambos motores se cancelarán. Sin embargo, si ambos motores giran en la misma dirección, o si uno de ellos falla, el factor P provocará un guiñada. Al igual que en las aeronaves monomotor, este efecto es mayor en situaciones donde la aeronave está a alta potencia y tiene un ángulo de ataque elevado (como en el ascenso). El motor con las palas que se mueven hacia abajo, hacia la punta del ala, produce más guiñada y alabeo que el otro motor, porque el momento (brazo) del centro de empuje de ese motor con respecto al centro de gravedad de la aeronave es mayor. Por lo tanto, el motor con las palas que se mueven hacia abajo más cerca del fuselaje será el " motor crítico ", porque su fallo y la dependencia asociada del otro motor requerirán una deflexión del timón significativamente mayor por parte del piloto para mantener el vuelo recto que si el otro motor hubiera fallado. Por consiguiente, el factor P determina qué motor es el motor crítico. [ 6 ] Para la mayoría de las aeronaves (que tienen hélices que giran en sentido horario), el motor izquierdo es el motor crítico. En aeronaves con hélices contrarrotatorias (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 mínimas de control ( VMC ) de la aeronave en vuelo asimétrico. Las velocidades publicadas se determinan en función del fallo del motor crítico. Las velocidades mínimas de control reales tras el fallo de cualquier otro motor serán menores (más seguras).
Helicópteros
El factor P es extremadamente significativo para los helicópteros en vuelo hacia adelante, ya que el disco de la hélice está casi horizontal. La pala que avanza tiene una velocidad aerodinámica mayor que la que retrocede, por lo que produce más sustentación, fenómeno conocido como asimetría de sustentación . Los helicópteros pueden controlar el ángulo de ataque de cada pala de forma independiente (disminuyendo el ángulo de ataque de la pala que avanza, mientras que lo aumentan en la que retrocede) para mantener equilibrada la sustentación del disco del rotor. Si las palas del rotor no pudieran cambiar su ángulo de ataque de forma independiente, un helicóptero con palas que giran en sentido antihorario se inclinaría hacia la izquierda en vuelo hacia adelante, 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 cabeceo hacia atrás conocido como " flap back ". [ 8 ]
La velocidad máxima permitida ( V NE ) de un helicóptero se elegirá en parte para garantizar que la pala que se mueve hacia atrás no entre en pérdida.
Véase también
- Blohm & Voss BV 141
- Paseo con hélice
- Desasimetría de sustentación (en helicópteros)
Referencias
- 1 2 Willits, Pat, ed. (2004) [1997]. Guided Flight Discovery: Private Pilot . Abbot, Mike Kailey, Liz. Jeppesen Sanderson, Inc. pág. 3-49. ISBN 0-88487-333-1.)
- ↑ "8 Presupuesto de par en función del ángulo de guiñada" .
- ↑ Stowell, Rich (1996). Entrenamiento en maniobras de emergencia . Rich Stowell Consulting. págs. 26–28 . ISBN 1-879425-92-0.
- ↑ "¿Factor P?" .
- ↑ Ramskill, Clay (junio de 2003). "Prop Effects" (PDF) . página 4. SMRCC . Consultado el 27 de abril de 2009 .
- ↑ Manual de vuelo de aviones FAA-H-8083-3 . Administración Federal de Aviación. 2016. pág. Capítulo 12 Anexo.
- ↑ Manual de vuelo de helicópteros . Administración Federal de Aviación. 2019. págs. 2–20.
- ↑ Watkinson, John: "El arte del helicóptero" (2011), pág. 90.
- Aerodinámica
- Fabricación de aeronaves