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 fuera 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 desvíe ligeramente hacia un lado. Se requiere una entrada del timón para contrarrestar la tendencia a la guiñada.
Cuando un avión de hélice vuela a velocidad de crucero en vuelo nivelado, el disco de la hélice se encuentra perpendicular al flujo de aire relativo que pasa por la hélice. Cada una de las palas de la hélice entra en 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, el avión normalmente estará en una actitud 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 la de las seis en punto cuando se ve desde la cabina) tendrá una mayor velocidad de avance. Esto aumentará la velocidad aerodinámica 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 reducida, por lo tanto, una velocidad aerodinámica menor 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 un 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. El mayor ángulo de ataque de la pala descendente producirá más empuje. [3]
Cabe señalar que la mayor velocidad de avance de la pala descendente reduce en realidad su ángulo de ataque, pero esto se ve compensado por 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 altos y alta potencia, por ejemplo durante el despegue o en vuelo lento. [1] [5]
Si se utiliza una hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj (tal como la ve el piloto), el avión tiene tendencia a desviarse hacia la izquierda cuando asciende y hacia la derecha cuando desciende. Esto se debe contrarrestar con un timón opuesto. La hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj es, con diferencia, la más común. La desviación se nota al añadir 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 de la hélice se mueve ahora ligeramente hacia atrás con un menor ángulo de ataque y el lado izquierdo ascendente de la hélice se mueve ligeramente hacia delante con un mayor ángulo de ataque. Este empuje asimétrico hace que el avión tire 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 demuestra que las diferencias en el ángulo de ataque en los lados izquierdo y derecho de la hélice superan otros efectos como la estela en espiral. Dicho de otro modo, si la estela 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 usar el timón cuando cambian 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 rueda de cola presentan un mayor factor P durante el aterrizaje que los aviones con tren de aterrizaje triciclo , debido al mayor ángulo del disco de la hélice con la vertical. El factor P es insignificante durante el aterrizaje inicial, pero dará una tendencia pronunciada hacia la izquierda del morro durante las últimas etapas del aterrizaje a medida que aumenta la velocidad de avance, particularmente si el eje de empuje se mantiene inclinado con respecto al vector de la trayectoria de vuelo (por ejemplo, la rueda de cola en contacto con la pista). El efecto no es tan evidente durante el aterrizaje, el enderezamiento y el aterrizaje, 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 del morro.
En el caso de aeronaves multimotor con hélices contrarrotativas , los factores P de ambos motores se cancelarán. Sin embargo, si ambos motores giran en la misma dirección, o si falla un motor, el factor P provocará una guiñada. Al igual que con las aeronaves monomotor, este efecto es mayor en situaciones en las que la aeronave está a alta potencia y tiene un ángulo de ataque alto (como el ascenso). El motor con las palas que se mueven hacia abajo en dirección a la punta del ala produce más guiñada y balanceo que el otro motor, porque el momento (brazo) del centro de empuje de ese motor sobre el 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 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 hubiera fallado. Por lo tanto, el factor P determina qué motor es el motor crítico. [6] Para la mayoría de las aeronaves (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 ( VMC ) 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 significativo para los helicópteros en vuelo hacia adelante, porque el disco de la hélice es casi horizontal. La pala que avanza tiene una velocidad aerodinámica mayor que la pala que retrocede, por lo que produce más sustentación, conocida 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 que aumenta el ángulo de ataque de la pala que retrocede) 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 girasen en sentido antihorario se inclinaría hacia la izquierda cuando estuviera 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 cabeceo hacia atrás conocido como " flap back ". [8]
La velocidad nunca excedida ( V NE ) de un helicóptero se elegirá en parte para garantizar que la pala que se mueve hacia atrás no se detenga.