Współczynnik P - P-factor
Współczynnik P , znany również jako efekt asymetrycznego ostrza i asymetryczny efekt tarczy, to zjawisko aerodynamiczne doświadczane przez poruszające się śmigło , w którym środek ciągu śmigła przemieszcza się poza środkiem, gdy samolot znajduje się pod dużym kątem natarcia . Ta zmiana położenia środka ciągu wywrze na samolot moment odchylający , powodując jego lekkie odchylenie w jedną stronę. Aby przeciwdziałać tendencji do zbaczania z kursu, wymagane jest wejście steru.
Powoduje
Kiedy samolot śmigłowy leci z prędkością przelotową w locie poziomym, tarcza śmigła jest prostopadła do względnego przepływu powietrza przez śmigło. Każda z łopatek śmigła styka się z powietrzem pod tym samym kątem i prędkością, dzięki czemu wytwarzany ciąg jest równomiernie rozłożony na śmigle.
Jednak przy niższych prędkościach samolot zazwyczaj znajduje się w pozycji uniesionej do przodu, z tarczą śmigła lekko obróconą w kierunku poziomym. Ma to dwa skutki. Po pierwsze, łopaty śmigła będą bardziej wysunięte do przodu w pozycji dolnej i bardziej do tyłu w pozycji górnej. Łopata śmigła poruszająca się w dół i do przodu (do obrotu zgodnie z ruchem wskazówek zegara, od pozycji godziny pierwszej do pozycji godziny szóstej, patrząc z kokpitu) będzie miała większą prędkość do przodu. Zwiększy to prędkość lotu łopaty, więc opadająca łopata będzie wytwarzać więcej ciągu. Łopata śmigła poruszająca się w górę i do tyłu (od siódmej do dwunastej) będzie miała zmniejszoną prędkość do przodu, a zatem niższą prędkość lotu niż łopata opadająca i mniejszy ciąg. Ta asymetria przesuwa środek ciągu tarczy śmigła w kierunku łopaty o zwiększonym ciągu.
Po drugie, kąt natarcia łopaty skierowanej w dół zwiększy się, a kąt natarcia łopaty skierowanej w górę zmniejszy się z powodu przechylenia tarczy śmigła. Większy kąt natarcia opadającego ostrza spowoduje większy pchnięcie.
Należy zauważyć, że zwiększona prędkość do przodu opadającej łopaty w rzeczywistości zmniejsza jej kąt natarcia, ale jest to przezwyciężane przez wzrost kąta natarcia spowodowany nachyleniem tarczy śmigła. Ogólnie rzecz biorąc, opadające ostrze ma większą prędkość i większy kąt natarcia.
Współczynnik P jest największy przy dużych kątach natarcia i dużej mocy, na przykład podczas startu lub w wolnym locie.
Efekty
Samolot śmigłowy jednosilnikowy
W przypadku użycia śmigła obracającego się w prawo (z punktu widzenia pilota) samolot ma tendencję do odchylania się w lewo. Należy temu przeciwdziałać prawym sterem. W przypadku śmigła obracającego się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara samolot ma tendencję do odchylania się w prawo. Śmigło obracające się w prawo jest zdecydowanie najczęstsze. Odchylenie jest zauważalne podczas dodawania mocy, choć ma dodatkowe przyczyny, w tym efekt spiralnego strumienia aerodynamicznego .
Piloci powinni przewidywać potrzebę użycia steru przy dodawaniu mocy lub zwiększaniu kąta natarcia.
Samoloty z tylnym kołem wykazują większy współczynnik P podczas dobiegu niż samoloty z trójkołowym podwoziem , ze względu na większy kąt tarczy śmigła do pionu. Współczynnik P jest nieistotny podczas początkowego dobiegu, ale da wyraźną tendencję do lewego nosa podczas późniejszych etapów dobiegu w miarę wzrostu prędkości do przodu, szczególnie jeśli oś ciągu jest utrzymywana nachylona do wektora toru lotu (np. koło stykające się z pasem startowym). Efekt nie jest tak widoczny podczas lądowania, rozbłysku i dobiegu, biorąc pod uwagę stosunkowo niskie ustawienie mocy (obroty śmigła). Jeśli jednak przepustnica zostanie nagle przesunięta do przodu, gdy tylne koło styka się z pasem startowym, rozważne jest przewidywanie tej tendencji do lewego nosa.
Wielosilnikowy samolot śmigłowy
W przypadku samolotów wielosilnikowych ze śmigłami obracającymi się w przeciwnych kierunkach współczynniki P obu silników zniosą się. Jeśli jednak oba silniki obracają się w tym samym kierunku lub jeden silnik ulegnie awarii, współczynnik P spowoduje zbaczanie. Podobnie jak w przypadku samolotów jednosilnikowych, efekt ten jest największy w sytuacjach, gdy samolot ma dużą moc i ma duży kąt natarcia (np. wznoszenie). Silnik z łopatkami poruszającymi się w dół w kierunku końcówki skrzydła wytwarza więcej odchylenia i kołysania niż drugi silnik, ponieważ moment (ramię) środka ciągu tego silnika wokół środka ciężkości samolotu jest większy. Tym samym silnik z łopatami opadającymi bliżej kadłuba będzie „ silnikiem krytycznym ”, ponieważ jego awaria i związane z tym uzależnienie od drugiego silnika będzie wymagało od pilota znacznie większego wychylenia steru w celu utrzymania lotu prostego niż w przypadku drugiego silnika. silnik uległ awarii. Współczynnik P określa zatem, który silnik jest silnikiem krytycznym. W przypadku większości samolotów (które mają śmigła obracające się w prawo), lewy silnik jest silnikiem krytycznym. W przypadku statków powietrznych ze śmigłami obracającymi się w przeciwnych kierunkach (tj. nie obracającymi się w tym samym kierunku) momenty współczynnika P są równe i oba silniki są uważane za równie krytyczne.
Przy silnikach obracających się w tym samym kierunku, współczynnik P będzie miał wpływ na minimalne prędkości sterowania ( V MC ) statku powietrznego w locie z napędem asymetrycznym. Publikowane prędkości są określane na podstawie awarii krytycznego silnika. Rzeczywiste minimalne prędkości sterowania po awarii dowolnego innego silnika będą niższe (bezpieczniejsze).
Helikoptery
Współczynnik P jest niezwykle istotny dla śmigłowców w locie do przodu, ponieważ tarcza śmigła jest prawie pozioma. Łopata poruszająca się do przodu ma większą prędkość niż łopata skierowana do tyłu, dzięki czemu wytwarza większą siłę nośną, znaną jako asymetria siły nośnej . Śmigłowce mogą niezależnie kontrolować kąt natarcia każdej łopaty (zmniejszając kąt natarcia na wysuwającej się łopacie, jednocześnie zwiększając kąt natarcia na wycofującą się łopatę), aby utrzymać równowagę wznoszenia tarczy wirnika. Gdyby łopaty wirnika nie były w stanie samodzielnie zmienić kąta natarcia, śmigłowiec z łopatami obracającymi się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara przetoczyłby się w lewo podczas lotu do przodu, ze względu na zwiększony udźwig po stronie tarczy wirnika z wysuwającą się łopatą . Precesja żyroskopowa przekształca to w skok do tyłu znany jako „flapback”. W samolocie ze stałym skrzydłem zwykle nie ma możliwości regulacji kąta natarcia poszczególnych łopat śmigieł, dlatego pilot musi zmagać się ze współczynnikiem P i za pomocą steru przeciwdziałać zmianie ciągu.
Prędkość nigdy przekraczać ( V NE ) z helikoptera zostanie wybrany w części w celu zapewnienia, że do tyłu poruszające ostrze nie stragan.
Zobacz też
- Blohm & Voss BV 141
- Śmigło spacer
- Niesymetria windy (w śmigłowcach)