Р-фактор , также известный как асимметричная эффект лезвия и асимметричный эффект диска, представляет собой аэродинамическое явление , испытываемое двигающийся винтом , [1] , где центр гребного винта по тяге двигается не по центру , когда воздушное судно находится на высокий угле атаки . Это смещение центра тяги вызывает рыскание самолета, заставляя его слегка отклоняться в сторону. Вход руля направления необходим, чтобы противодействовать тенденции рыскания.
Причины [ править ]
Когда винтовой самолет летит на крейсерской скорости в горизонтальном полете, диск пропеллера перпендикулярен относительному воздушному потоку, проходящему через винт. Каждая из лопастей воздушного винта контактирует с воздухом с одинаковым углом и скоростью, и, таким образом, создаваемая тяга равномерно распределяется по винту.
Однако на более низких скоростях самолет обычно находится в положении высоко поднятым носом, при этом диск гребного винта слегка повернут в горизонтальное положение. Это имеет два эффекта. Во-первых, лопасти гребного винта будут больше двигаться вперед в нижнем положении и больше назад в верхнем положении. Лопасть гребного винта, движущаяся вниз и вперед (при вращении по часовой стрелке, с 1 часа на 6 часов, если смотреть из кабины), будет иметь большую скорость движения вперед. Это увеличит скорость лопасти, поэтому опускающаяся лопасть будет производить больше тяги. Лопасть гребного винта, движущаяся вверх и назад (с семи часов на 12 часов), будет иметь пониженную скорость движения вперед, следовательно, более низкую воздушную скорость, чем восходящая лопасть и меньшая тяга.Эта асимметрия смещает центр тяги диска гребного винта в сторону лопасти с увеличением тяги.[2]
Во-вторых, угол атаки идущей вниз лопасти увеличится, а угол атаки восходящей лопасти уменьшится из-за наклона диска гребного винта. Чем больше угол атаки опускающейся лопасти, тем больше тяга. [3]
Обратите внимание, что повышенная скорость движения опускающейся лопасти фактически уменьшает угол атаки, но это преодолевается увеличением угла атаки, вызванным наклоном диска гребного винта. В целом, опускающаяся лопасть имеет большую скорость полета и больший угол атаки. [4]
P-фактор максимален при больших углах атаки и большой мощности, например, при взлете или в медленном полете. [1] [5]
Эффекты [ править ]
Одномоторный винтовой самолет [ править ]
При использовании винта, вращающегося по часовой стрелке (если смотреть со стороны пилота), летательный аппарат имеет тенденцию кренироваться влево. Этому нужно противодействовать правым рулем направления. Для винта, вращающегося против часовой стрелки, самолет имеет тенденцию кренироваться вправо. Пропеллер, вращающийся по часовой стрелке, является наиболее распространенным. Рыскание заметно при добавлении мощности, хотя у него есть и другие причины, в том числе эффект спирального скольжения .
Пилоты должны предвидеть необходимость использования руля направления при добавлении мощности или увеличении угла атаки.
Самолеты с хвостовым колесом демонстрируют больший P-фактор во время крена по земле, чем самолеты с трехопорным шасси , из-за большего угла диска винта к вертикали. P-фактор незначителен во время начального пробега по земле, но будет давать отчетливую тенденцию к левому носу на более поздних этапах крена по земле по мере увеличения скорости движения вперед, особенно если ось тяги удерживается наклоненной к вектору траектории полета (например, хвост колесо соприкасается с взлетно-посадочной полосой). Эффект не так заметен во время посадки, разворота и выкатывания, учитывая относительно низкую настройку мощности (число оборотов винта). Однако, если дроссельная заслонка внезапно переместится вперед, когда заднее колесо будет контактировать с взлетно-посадочной полосой, тогда разумно ожидать появления этой тенденции влево.
Многодвигательный винтовой самолет [ править ]
Для многомоторных самолетов с воздушными винтами встречного вращения P-факторы обоих двигателей будут уравновешиваться. Однако, если оба двигателя вращаются в одном направлении или если один из двигателей выходит из строя, P-фактор вызовет рыскание. Как и в случае с одномоторным самолетом, этот эффект наиболее заметен в ситуациях, когда самолет работает на большой мощности и имеет большой угол атаки (например, набор высоты). Двигатель с опускающимися лопастями по направлению к законцовке крыла производит больший рыскание и крен, чем другой двигатель, потому что момент (плечо) центра тяги этого двигателя относительно центра тяжести самолета больше. Таким образом, двигатель с опускающимися лопастями ближе к фюзеляжу будет « критическим двигателем».", потому что его отказ и связанная с этим зависимость от другого двигателя потребуют значительно большего отклонения руля от пилота для поддержания прямого полета, чем если бы другой двигатель вышел из строя. Таким образом, P-фактор определяет, какой двигатель является критическим. [6] Для для большинства самолетов (с винтами, вращающимися по часовой стрелке) критическим двигателем является левый двигатель. Для самолетов с винтами, вращающимися в противоположных направлениях (т. е. не вращающимися в одном направлении), моменты P равны, и оба двигателя считаются одинаково важными.
Когда двигатели вращаются в одном направлении, P-фактор будет влиять на минимальную скорость управления ( V MC ) самолета в полете с асимметричным двигателем. Опубликованные значения скорости определяются на основе отказа критического двигателя. Фактические минимальные контрольные скорости после отказа любого другого двигателя будут ниже (безопаснее).
Вертолеты [ править ]
P-фактор чрезвычайно важен для вертолетов в прямом полете, потому что винтовой диск расположен почти горизонтально. Лопасть, идущая вперед, имеет более высокую скорость полета, чем лопасть, движущаяся назад, поэтому она создает большую подъемную силу. Однако вертолеты могут управлять углом атаки каждой лопасти независимо (уменьшая угол атаки наступающей лопасти и увеличивая угол атаки отступающей лопасти), чтобы поддерживать балансировку подъемной силы диска ротора. Если бы лопасти несущего винта не могли самостоятельно изменять угол атаки, вертолет с лопастями несущего винта, вращающимися против часовой стрелки, катился бы влево из-за увеличения подъемной силы на стороне диска несущего винта с продвигающейся лопастью. [7] Гироскропическая прецессия преобразует это в обратную высоту звука, известную как «откидная створка».[8] В самолетах с неподвижным крылом обычно нет возможности отрегулировать угол атаки отдельных лопастей пропеллеров, поэтому пилот должен бороться с Р-фактором и использовать руль направления для противодействия смещению тяги.
Непревзойденная скорость ( V NE ) вертолета будет выбрана частично для того, чтобы лопасть, движущаяся в обратном направлении, не остановилась.
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ a b Уиллитс, Пэт, изд. (2004) [1997]. Открытие полета с гидом: частный пилот . Аббат, Майк Кейли, Лиз. Jeppesen Sanderson, Inc. стр. 3-49. ISBN 0-88487-333-1.)
- ^ http://www.av8n.com/how/htm/yaw.html#sec-p-factor
- ^ Стоуэлл, Рич (1996). Обучение маневрированию в чрезвычайных ситуациях . Рич Стоуэлл Консалтинг. С. 26–28. ISBN 1-879425-92-0.
- ^ http://www.meretrix.com/~harry/flying/notes/pfactor.html
- ^ Ramskill, Clay (июнь 2003). "Эффекты опоры" (PDF) . стр.4 . SMRCC . Проверено 27 апреля 2009 .
- ^ Справочник по полету самолета FAA-H-8083-3 . Федеральная авиационная администрация. 2016. с. Глава 12 Дополнение.
- ^ Справочник по пилотированию винтокрылых машин . Федеральная авиационная администрация. 2019. стр. 2–20.
- ^ Watkinson, Джон: "Искусство Вертолет" (2011), стр 90.
