Fator P - P-factor
O fator P , também conhecido como efeito de pá assimétrico e efeito de disco assimétrico, é um fenômeno aerodinâmico experimentado por uma hélice em movimento , onde o centro de empuxo da hélice se move para fora do centro quando a aeronave está em um ângulo de ataque alto . Esta mudança na localização do centro de empuxo irá exercer um momento de guinada na aeronave, fazendo-a guinar ligeiramente para um lado. Uma entrada do leme é necessária para neutralizar a tendência de guinada.
Causas
Quando uma aeronave a hélice está voando em velocidade de cruzeiro em vôo nivelado, o disco da hélice é perpendicular ao fluxo de ar relativo através da hélice. Cada uma das pás da hélice entra em contato com o ar no mesmo ângulo e velocidade, e assim o empuxo produzido é uniformemente distribuído pela hélice.
No entanto, em velocidades mais baixas, a aeronave normalmente estará em uma atitude de nariz alto, com o disco da hélice girado ligeiramente em direção à horizontal. Isso tem dois efeitos. Em primeiro lugar, as pás da hélice estarão mais para a frente quando na posição para baixo e mais para trás quando na posição para cima. A pá da hélice movendo-se para baixo e para frente (para rotação no sentido horário, da posição de uma hora para a posição de seis horas quando vista da cabine) terá uma velocidade de avanço maior. Isso aumentará a velocidade da lâmina, de forma que a lâmina descendente produza mais impulso. A pá da hélice movendo-se para cima e para trás (da posição das sete horas para a posição das 12 horas) terá uma velocidade de avanço reduzida, portanto, uma velocidade no ar menor do que a da pá em movimento e menor empuxo. Essa assimetria desloca o centro de impulso do disco da hélice em direção à pá com impulso aumentado.
Em segundo lugar, o ângulo de ataque da pá descendente aumentará e o ângulo de ataque da pá ascendente diminuirá, devido à inclinação do disco da hélice. O maior ângulo de ataque da lâmina descendente produzirá mais impulso.
Observe que o aumento da velocidade de avanço da lâmina descendente na verdade reduz seu ângulo de ataque, mas isso é superado pelo aumento do ângulo de ataque causado pela inclinação do disco da hélice. No geral, a lâmina descendente tem maior velocidade no ar e maior ângulo de ataque.
O fator P é maior em ângulos de ataque elevados e alta potência, por exemplo, durante a decolagem ou em vôo lento.
Efeitos
Aeronave com hélice monomotor
Se estiver usando uma hélice girando no sentido horário (vista pelo piloto), a aeronave tende a guinar para a esquerda. Isso deve ser combatido com o leme direito. Para uma hélice girando no sentido anti-horário, a aeronave tem a tendência de guinar para a direita. A hélice girando no sentido horário é de longe a mais comum. A guinada é perceptível ao adicionar energia, embora tenha causas adicionais, incluindo o efeito de turbilhonamento em espiral .
Os pilotos devem prever a necessidade de leme ao adicionar potência ou aumentar o ângulo de ataque.
Aeronaves com roda traseira exibem mais fator P durante a rolagem do solo do que aeronaves com trem de pouso triciclo , devido ao maior ângulo do disco da hélice com a vertical. O fator P é insignificante durante o rolamento inicial no solo, mas dará uma tendência pronunciada do nariz para a esquerda durante as fases posteriores do rolamento no solo conforme a velocidade de avanço aumenta, particularmente se o eixo de empuxo for mantido inclinado para o vetor de trajetória de vôo (por exemplo, cauda roda em contato com a pista). O efeito não é tão aparente durante o pouso, flare e rollout, dada a configuração de potência relativamente baixa (RPM da hélice). No entanto, se o acelerador for avançado repentinamente com a roda traseira em contato com a pista, é prudente antecipar essa tendência do nariz para a esquerda.
Aeronave com hélice de motor múltiplo
Para aeronaves multimotoras com hélices em contra-rotação , os fatores P de ambos os motores serão cancelados. No entanto, se ambos os motores girarem na mesma direção, ou se um motor falhar, o fator P causará uma guinada. Assim como acontece com aeronaves monomotoras, esse efeito é maior em situações em que a aeronave está em alta potência e tem um ângulo de ataque alto (como a subida). O motor com as lâminas que se movem para baixo em direção à ponta da asa produz mais guinada e giro do que o outro motor, porque o momento (braço) do centro de empuxo desse motor em torno do centro de gravidade da aeronave é maior. Assim, o motor com lâminas que se movem para baixo mais perto da fuselagem será o " motor crítico ", porque sua falha e a dependência associada do outro motor exigirá uma deflexão do leme significativamente maior por parte do piloto para manter o vôo reto do que se o outro motor tinha falhado. O fator P, portanto, determina qual motor é o motor crítico. Para a maioria das aeronaves (que têm hélices girando no sentido horário), o motor esquerdo é o motor crítico. Para aeronaves com hélices em contra-rotação (ou seja, não girando na mesma direção), os momentos do fator P são iguais e ambos os motores são considerados igualmente críticos.
Com os motores girando na mesma direção, o fator P afetará as velocidades mínimas de controle ( V MC ) da aeronave em vôo com motorização assimétrica. As velocidades publicadas são determinadas com base na falha do motor crítico. As velocidades mínimas reais de controle após a falha de qualquer outro motor serão menores (mais seguras).
Helicópteros
O fator P é extremamente significativo para helicópteros em vôo para a frente, porque o disco da hélice é quase horizontal. A pá que vai para a frente tem uma velocidade no ar mais alta do que a pá que vai para trás, por isso produz mais sustentação, conhecida como dissimetria de sustentação . Os helicópteros podem controlar o ângulo de ataque de cada pá independentemente (diminuindo o ângulo de ataque da pá que avança e aumentando o ângulo de ataque da pá que recua) para manter a elevação do disco do rotor equilibrada. Se as pás do rotor fossem incapazes de alterar independentemente seu ângulo de ataque, um helicóptero com pás de rotor girando no sentido anti-horário iria rolar para a esquerda quando em vôo para a frente, devido ao aumento de sustentação na lateral do disco do rotor com a pá avançando . A precessão giroscrópica converte isso em um passo para trás conhecido como "flapback". Em uma aeronave de asa fixa, geralmente não há como ajustar o ângulo de ataque das pás individuais das hélices, portanto, o piloto deve lutar com o fator P e usar o leme para neutralizar a mudança de empuxo.
A velocidade nunca excedida ( V NE ) de um helicóptero será escolhida em parte para garantir que a pá que se move para trás não estole.
Veja também
- Blohm & Voss BV 141
- Caminhada da hélice
- Dissimetria de sustentação (em helicópteros)