Factor P

El «factor P», també conegut com a «efecte de pala asimètrica» i «efecte de disc asimètric», és un fenomen aerodinàmic que experimenten les hèlices en moviment, en el que el centre d'espente de l'hèliç es desplaça cap a fòra quan l'aeronau es troba en un àngul d'atac elevat. Este desplaçament de l'ubicació del centre d'espente eixercirà un moment de guiñada sobre l'aeronau, provocant que esta guiñe llaugerament cap a un costat. És necessari accionar el timó per a contrarrestar la tendència a la guiñada.

Causes

Canvi de forces en aumentar l'àngul d'atac

Factor P, canvi de velocitat relativa i espente de les pala de l'hèliç ascendents i descendents en aumentar l'àngul d'atac

Quan un avió propulsado per hèliç vola a velocitat de travessia en vol nivellat, el disc de l'hèliç és perpendicular al fluix d'aire relatiu que travessa l'hèliç. Cada una de les pala de l'hèliç entra en contacte en l'aire en el mateix àngul i a la mateixa velocitat, per lo que l'espente produït es distribuïx uniformemente per tota l'hèliç.

No obstant, a velocitats més baixes, l'aeronau sol adoptar una actitut de morro alt, en el disc de l'hèliç llaugerament girat cap a l'horisontal. Açò té dos efectes. En primer lloc, les pala de l'hèliç estaran més alvançades quan estiguen en posició descendent i més retardades quan estiguen en posició ascendent. La pala de l'hèliç que es mou cap a avall i cap a davant (en el sentit de les agulles del rellonge, des de la posició de l'una fins a la de les sis, vista des de la cabina) tindrà una major velocitat d'alvanç. Açò aumentarà la velocitat aerodinàmica de la pala, per lo que la pala que descendix produirà més espente. La pala de l'hèliç que es mou cap a dalt i cap a arrere (des de la posició de les sèt en punt fins a la de les dotze en punt) tindrà una velocitat cap a davant menor, per lo que tindrà una velocitat aerodinàmica menor que la pala que descendix i un espente menor. Esta asimetria desplaça el centre d'espente del disc de l'hèliç cap a la pala en un major espente.

En segon lloc, l'àngul d'atac de la pala descendent aumentarà i l'àngul d'atac de la pala ascendent disminuirà per l'inclinament del disc de l'hèliç. El major àngul d'atac de la pala que descendix produirà més espente.

Tinga en conte que l'aument de la velocitat cap a davant de la pala que descendix reduïx en realitat el seu àngul d'atac, pero açò es compensa en l'aument de l'àngul d'atac causat per l'inclinament del disc de l'hèliç. En general, la pala que descendix té una major velocitat aerodinàmica i un major àngul d'atac.

El factor P és major en ànguls d'atac elevats i potències altes, per eixemple, durant l'envolament o en vol llent.

Aeronaus monomotoras d'hèliç

Si s'utilisa una hèliç que gira en sentit horari (des de la perspectiva del pilot), l'aeronau tendix a desviar-se cap a l'esquerra en ascendir i cap a la dreta en descendir. Açò deu contrarrestar-se en el timó opost. L'hèliç que gira en sentit horari és, en diferència, la més comuna. La desviació és notable quan s'afig potència, encara que té atres causes adicionals, com l'efecte slipstream en espiral o con d'aspiració. En una aeronau d'ala fixa, normalment no hi ha forma d'ajustar l'àngul d'atac de les pala individuals de les hèlices, per lo que el pilot deu bregar en el factor P i utilisar el timó per a contrarrestar el canvi d'espente.

Els pilots anticipen la necessitat d'utilisar el timó quan canvien la potència del motor o l'àngul d'inclinament (àngul d'atac) i ho compensen aplicant el timó cap a l'esquerra o cap a la dreta segons siga necessari.

Aeronaus en roda de coa presenten un major factor P durant el rodage en terra que les aeronaus en tren d'aterrisage tricicle, pel major àngul del disc de l'hèliç sobre la vertical. El factor P és insignificant durant el rodage inicial, pero provocarà una marcada tendència a inclinar el morro cap a l'esquerra durant les últimes fases del rodage, a mida que aumenta la velocitat d'alvanç, especialment si l'eix d'espente es manté inclinat sobre el vector de la trayectòria de vol (per eixemple, quan la roda de coa està en contacte en la pista). L'efecte no és tan evident durant l'aterrisage, la recollida i el recorregut per la pista, donada la potència relativament baixa (rpm de l'hèliç). No obstant, si s'accelera bruscament en la roda de coa en contacte en la pista, és prudent anticipar esta tendència a girar cap a l'esquerra.

Aeronaus multimotor en hèlices

En les aeronaus multimotor en hèlices contrarrotatorias, els factors P d'abdós motors es cancelen entre sí. No obstant, si abdós motors giren en la mateixa direcció, o si un d'ells falla, el factor P provocarà una desviació. De la mateixa manera que en els avions monomotores, este efecte és major en situacions en les que l'avió es troba a alta potència i té un àngul d'atac elevat (com en l'ascens). El motor en les pala que es mouen cap a avall en direcció a la punta de l'ala produïx més desviació i balancege que l'atre motor, perque el moment (braç) del centre d'espenta d'eixe motor sobre el centre de gravetat de l'avió és major. Per lo tant, el motor en les pala que es mouen cap a avall més prop del fuselage serà el «motor crític», ya que el seu fallo i la dependència associada de l'atre motor requeriran una desviació del timó significativament major per part del pilot per a mantindre el vol recte que si haguera fallat l'atre motor. Per lo tant, el factor P determina qué motor és el motor crític. Per a la majoria de les aeronaus (que tenen hèlices que giren en sentit horari), el motor esquerre és el motor crític. Per a les aeronaus en hèlices contrarrotatorias (és dir, que no giren en la mateixa direcció), els moments del factor P són iguals i abdós motors es consideren igualment crítics.

Archiu:Criticalengine1.jpg

Fig. 1. El motor dret en funcionament produirà un moment de guiñada més sever cap al motor averiat, lo que farà que el fallo del motor esquerre siga crític

En motors que giren en la mateixa direcció, el factor P afectarà a les velocitats mínimes de control (V_MC) de l'aeronau en vol en propulsió asimètrica. Les velocitats publicades es determinen en funció del fallo del motor crític. Les velocitats mínimes de control reals despuix del fallo de qualsevol atre motor seran inferiors (més segures).

Helicòpters

El factor P és extremadament important per als helicòpters en vol cap a davant, ya que el disc de l'hèliç és casi horisontal. La pala que alvança té una velocitat aerodinàmica major que la pala que retrocedix, per lo que produïx més sustentació, lo que es coneix com disimetría de sustentació. Els helicòpters poden controlar l'àngul d'atac de cada pala de forma independent (disminuint l'àngul d'atac de la pala que alvança i aumentant l'àngul d'atac de la pala que retrocedix) per a mantindre equilibrada la sustentació del disc del rotor. Si les pala del rotor no pogueren canviar el seu àngul d'atac de forma independent, un helicòpter en pala de rotor que giren en sentit antihorario giraria cap a l'esquerra en vol cap a davant, per l'aument de la sustentació en el costat del disc del rotor en la pala que alvança. La precesión giroscòpica convertix açò en un inclinament cap a arrere coneguda com «flapback».

La velocitat màxima que no deu superar-se (V_NE) d'un helicòpter s'elegirà en part per a garantisar que la pala que es mou cap a arrere no es bloquege.