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Es/Comprendiendo el par de la hélice y el factor P

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Éste es un intento de responder a la pregunta habitual "¿Por qué mi avión gira a la izquierda todo el tiempo?".

Ésto ocurre solo en aviones con hélices al frente del avión. Y sí, ocurre en la vida real. El efecto lo causan cuatro fenómenos distintos, ocasionando todos que el avión gire en la misma dirección. Son:

Estela de la hélice (prop wash)

Una hélice empuja el aire no solo horizontalmente a la parte trasera, sino más bien en una hélice helicoidal alrededor del fuselaje (en sentido horario visto desde la cabina). A medida que el aire da vueltas alrededor del fuselaje empuja contra el lado izquierdo de la superficie vertical de la cola (asumiendo que está ubicada sobre el eje de la hélice), ocasionando que el avión guiñe a la izquierda. El efecto de la estela de la hélice alcance su apogeo cuando el flujo de aire está fluyendo más alrededor del fuselaje que a lo largo de él, es decir, a alta potencia y baja velocidad del aire, que es la situación durante la carrera de despegue.

Efecto del par de torsión de la hélice

El efecto del par de torsión es la influencia del par de motor sobre el movimiento y el control del avión. Generalmente se percibe como un tendencia a girar a la izquierda en aviones impulsados por hélices con motor de simple pistón.

De acuerdo a la ley de Newton, "para cada acción hay una reacción igual y opuesta", algo como la hélice, si gira en sentido horario (visto desde la cabina), imparte una tendencia al avión a rotar en sentido antihorario. Como muchos aviones de un solo motor tienen hélices que giran en sentido horario, rotan hacia la izquierda, empujando hacia abajo el ala izquierda.

Típicamente, el pilot espera encontrar esta fuerza a través de los mandos de control. Para contrarrestar el alabeo a la izquierda del avión el piloto aplica alerón derecho.

Es importante entender que el par de torsión es un movimiento alrededor del eje de alabeo. Los alerones controla el alabeo. El par de la hélice no se contrarresta moviendo el timón o ajustando el trimado del timón. Es contrarrestado moviendo o trimando el alerón.

Esta corrección induce una guiñada adversa, la cual es corregida moviendo o trimando el timón (timón derecho).

En aviones con hélices contrarotativas (hélices que rotan en direcciones opuestas) el par de las dos hélices se cancelan entre sí, por lo que no hace falta compensación.

Lectura adicional: Factor de par de torsión

Factor P (P-factor)

El factor P es el término para la carga asimétrica de la hélice, la cual causa que el avión guiñe a la izquierda a altos ángulos de ataque.

Asumiendo una helice rotando en sentido horario es causado por que el lado derecho descendente de la hélice (visto desde atrás) tiene un ángulo de ataque mayor que el air recibido, y así genera un flujo de aire y un empuje mayores que la pala ascendente en el lado izquierdo, la cual por otro lado generará menos flujo de aire y empuje. Esto moverá el centro aerodinámico de la hélice a la derecha de la línea central del avión, induciendo así un momento creciente de guiñada a la izquierda con ángulos de ataque crecientes o potencia creciente. Con una creciente velocidad del aire y un decreciente ángulo de ataque se requerirá menos timón derecho para mantener el vuelo coordinado.

Esto ocurre solo cuando la hélice no encuentra el aire que viene de frente, por ejemplo cuando un avión está recorriendo la pista con una actitud de morro alta (en esencia a alto ángulo de ataque), como en el caso de aviones de tren biciclo. Los aviones con trenes de aterrizaje triciclo mantienen un nivel de actitud en la carrera de despegue, por lo que hay poco factor P durante el despegue hasta que se levantan.

Cuando hay un ángulo de ataque negativo el momento de guiñada será por el contrario a la derecha y se requerirá timón a la izquierda para mantener el vuelo coordinado. Sin embargo raramente se encuentran ángulos de ataque negativos en vuelos normales. En todos los casos el efecto es menor que el efecto de la estela de la hélice.

Precesión giroscópica

Es la tendencia de un objeto en rotación a preceder o moverse de su eje cuando es molestado por una fuerza. El motor y la hélice actúan como un gran giróscopo. Sin embargo, la precesión giroscópica es probable que sea mínima en un avión típico.

La precisión giroscópica es habitualmente confundida con el factor P.

Un autor mantiene que el factor P es causado por una combinación de factores no relacionados con la precesión giroscópica http://home.earthlink.net/~x-plane/FAQ-Theory-PFactor.html

Enlaces externos

  • Efectos del motor y fenómenos aerodinámicos Artículo de Recreational Aviation Australia Ground School sobre "estela de hélice", par de hélice, precesión giroscópica, factor P y otros factores similares que afectan a aviones de tren biciclo