El factor P , también conocido como efecto de pala asimétrica y efecto de disco asimétrico, es un fenómeno aerodinámico experimentado por una hélice en movimiento , [1] en el que el centro de empuje de la hélice se desvía del centro cuando la aeronave se encuentra en un ángulo de ataque alto . Este cambio en la ubicación del centro de empuje ejercerá un momento de guiñada en la aeronave, lo que hará que se guiñe ligeramente hacia un lado. Se requiere una acción del timón para contrarrestar la tendencia de guiñada.
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 hace contacto con el aire en el mismo ángulo y velocidad y, por lo tanto, el empuje producido se distribuye uniformemente por toda la hélice.
Sin embargo, a velocidades más bajas, la aeronave normalmente estará en una actitud con el 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 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 del aire de la pala, por lo que la pala que baja producirá más empuje. La pala de la hélice que se mueve hacia arriba y hacia atrás (desde la posición de las siete a las 12 en punto) tendrá una velocidad de avance menor, por lo tanto, una velocidad aérea más baja que la pala que baja y un empuje menor. 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 que desciende aumentará y el ángulo de ataque de la pala que sube disminuirá debido a la inclinación del disco de la hélice. El mayor ángulo de ataque de la pala que desciende producirá más empuje. [3]
Tenga en cuenta que el aumento de la velocidad de avance de la pala que desciende 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 que desciende tiene una mayor velocidad aérea y un mayor ángulo de ataque. [4]
El factor P es mayor en ángulos de ataque elevados y potencia elevada, por ejemplo durante el despegue o en vuelo lento. [ 15]
Si se utiliza una hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj (desde el punto de vista del piloto), la aeronave tiende a desviarse hacia la izquierda al ascender y hacia la derecha al descender. Esto debe contrarrestarse con el timón opuesto. La hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj es, con diferencia, la más común. La guiñada se nota al agregar potencia, aunque tiene causas adicionales, incluido el efecto de estela en espiral . En un avión de ala fija, normalmente no hay forma de ajustar el ángulo de ataque de las palas individuales de las hélices, por lo que el piloto debe lidiar con el factor P y utilizar el timón para contrarrestar el cambio de empuje. Cuando el avión desciende, estas fuerzas se invierten. El lado derecho descendente del puntal ahora se mueve ligeramente hacia atrás con menos ángulo de ataque y el lado izquierdo ascendente del puntal se mueve ligeramente hacia adelante con un ángulo de ataque mayor. Este empuje asimétrico hace que el avión gire hacia la derecha y el piloto utiliza el timón izquierdo para compensar. El hecho de que la tendencia de tracción izquierda-derecha se invierta al descender muestra que las diferencias en el ángulo de ataque en los lados izquierdo y derecho de la hélice anulan otros efectos como el rebufo en espiral. Dicho de otra manera, si el rebufo en espiral fuera el factor dominante, el avión siempre tiraría hacia la izquierda y no hacia la derecha al descender.
Los pilotos anticipan la necesidad de timón al cambiar la potencia del motor o el ángulo de cabeceo (ángulo de ataque) y lo compensan aplicando el timón izquierdo o derecho según sea necesario.
Los aviones con ruedas de cola exhiben más factor P durante el recorrido en tierra que los aviones 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 giro inicial en tierra, pero dará una tendencia pronunciada hacia la izquierda durante las últimas etapas del giro en tierra a medida que aumenta la velocidad de avance, particularmente si el eje de empuje se mantiene inclinado con respecto al vector de trayectoria de vuelo (por ejemplo, cola- rueda en contacto con la pista). El efecto no es tan evidente durante el aterrizaje, el enderezamiento y el lanzamiento, dado el ajuste de potencia relativamente bajo (RPM de la hélice). Sin embargo, si el acelerador se avanza repentinamente con la rueda de cola en contacto con la pista, entonces es prudente anticipar esta tendencia hacia la izquierda.
Para aviones multimotor con hélices contrarrotativas , los factores P de ambos motores se cancelarán. Sin embargo, si ambos motores giran en la misma dirección, o si un motor falla, el factor P provocará una guiñada. Al igual que con los aviones monomotor, este efecto es mayor en situaciones en las que el avión tiene alta potencia y un ángulo de ataque alto (como el ascenso). El motor con las palas que se mueven 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 requerirán una deflexión del timón significativamente mayor por parte del piloto para mantener el vuelo recto que si el otro motor el motor había fallado. Por lo tanto, el factor P determina qué motor es el 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 contrarrotativas (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 ( V MC ) de la aeronave en vuelo propulsado asimétrico. Las velocidades publicadas se determinan en función de la falla del motor crítico. Las velocidades mínimas de control reales después de la falla de cualquier otro motor serán más bajas (más seguras).
El factor P es extremadamente importante para los helicópteros en vuelo hacia adelante, porque el disco de la hélice está casi horizontal. La pala que avanza tiene una velocidad más alta que la pala que va hacia atrás, por lo que produce más sustentación, lo que se conoce como disimetría 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 se aumenta el ángulo de ataque de 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 contrario a las agujas del reloj se desplazaría hacia la izquierda en vuelo hacia adelante, debido a la mayor 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 " flap back ". [8]
La velocidad que nunca debe excederse ( V NE ) de un helicóptero se elegirá en parte para garantizar que la pala que se mueve hacia atrás no entre en pérdida.