Uno sguardo allo strano comportamento dell’elica

L’elica e il velivolo hanno nel loro funzionamento accoppiato un comportamento che si influenza a vicenda.
Il movimento tridimensionale del velivolo modifica la direzione della corrente d’aria che investe l’elica,incidendo sulla sua velocità. Allo stesso modo, la posizione dell’asse della spinta prodotta dall’elica e la sua scia determinano variazioni aerodinamiche delle superfici di comando. Le eliche, dunque, durante il loro funzionamento, hanno molteplici effetti sugli aerei ai quali sono applicate di natura sia aerodinamica che meccanica.

MOMENTO IMBARDANTE A SINISTRA…..
Risultante di quattro forze che causano insieme la deriva a sinistra di un aeromobile con propulsione a elica. Tale tendenza è più pronunciata quando l’aeroplano vola a bassa velocità e con un alto angolo di attacco. Il pilota la compensa applicando e mantenendo una pressione verso destra sul timone.
Le quattro forze sono: la forza di reazione, il flusso elicoidale della scia dell’elica, la precessione giroscopica e il “fattore P”.
Focalizzando l’attenzione solo sull’elica, i suoi effetti sul velivolo si possono così riassumere:
  • Effetto Beccheggio;
  • Coppia di Reazione;
  • Effetto Elicoidale;
  • Effetto Giroscopico o della precessione giroscopica;
  • Effetto “P”.

EFFETTI DI POTENZA……(Effetto di Beccheggio)
Se si riduce la potenza durante il volo, si verifica una tendenza al beccheggio provocata dalla riduzione del flusso dalle ali e dall’elica che riduce l’efficacia dello stabilizzatore orizzontale.Sebbene questo sia un fattore destabilizzante, è una caratteristica desiderabile,perché tende a tradursi in un atteggiamento da naso in giù durante le riduzioni di potenza. Il Nosedown aiuta a mantenere o riguadagnare velocità. L’aumento della potenza ha l’effetto contrario.Causa un maggiore flusso verso il basso sullo stabilizzatore orizzontale e causa l’aumento del muso del velivolo.L’influenza del potere sulla stabilità longitudinale dipende anche dal design generale dell’aereo.Poiché l’alimentazione fornisce spinta, l’allineamento di spinta rispetto all’asse longitudinale, il CG, le ali e lo stabilizzatore sono tutti fattori determinanti. La linea di spinta è determinata dalla posizione dell’elica e dalla direzione in cui agisce la spinta. Nella maggior parte degli aeroplani la linea di spinta è parallela all’asse longitudinale e sopra il CG. Questo crea un leggero momento rispetto al CG. Se la spinta diminuisce, il momento del beccheggio si riduce e il naso tende a diminuire. Un aumento della spinta aumenta il momento intorno al C.G. e aumenta il naso. Si noti che queste tendenze rispetto al C.G. sono esattamente inverse delle tendenze di beccheggio risultanti da un aumento o una diminuzione del flusso. Quindi la disposizione del design della linea di spinta riduce al minimo gli effetti destabilizzanti dei cambiamenti di potenza e migliora la stabilità longitudinale.Aeroplani con la linea di spinta parallela all’asse longitudinale e sopra il CG producono un momento sul CG che contrasta parzialmente gli effetti del flusso verso il basso sullo stabilizzatore. Un aumento di potenza, o spinta, aumenta il flusso dello stabilizzatore e produce una tendenza al pitching up-nose. Allo stesso tempo, una maggiore spinta crea anche una tendenza al beccheggio a testa in giù perché la linea di spinta è al di sopra del CG. Le impostazioni di alta potenza combinate con una bassa velocità producono una situazione nella quale aumentando il flusso e riducendo la velocità si riduce l’effetto dello stabilizzatore orizzontale.Inoltre, l’estensione dei dispositivi di ipersostentazione, può aumentare il downwash e i suoi effetti destabilizzanti sulla stabilità longitudinale. Pertanto, è particolarmente importante per mantenere un controllo preciso dell’aeromobile durante gli avvicinamenti o i go around poiché la stabilità longitudinale può essere ridotta.
La Coppia di reazione è uguale e contraria alla forza generata dalla rotazione dell’elica. Tale forza induce un movimento di rotazione attorno all’asse longitudinale dell’aeroplano.
L‘Effetto Elicoidale è prodotto dal flusso elicoidale della scia dell’elica, è la colonna d’aria in rotazione generata dall’elica. Essa fluisce attorno alla fusoliera e colpisce il lato sinistro dello stabilizzatore verticale, generando una deriva a sinistra.
La precessione giroscopica interviene quando il muso dell’aeroplano sale o scende.(Variazione di Pitch)
Tale modifica dell’assetto di beccheggio applica una forza alla massa rotante dell’elica posizionata a 90 gradi in avanti rispetto al punto in cui la forza viene applicata.
SPINTA ASIMMETRICA…( Fattore P )
Quando un aeromobile ad elica vola ad alto angolo di incidenza, La pala dell’elica nella fase di discesa morde una maggiore quantità d’aria rispetto alla pala ascendente sull’altro lato. Il morso maggiore è causato da un angolo più alto di attacco per la pala discendente, rispetto alla pala ascendente. Questo crea una spinta asimmetrica, nota come fattore P.
Il fattore P fa imbardare un aereo attorno al suo asse verticale, inducendo un movimento di deriva a sinistra.
Il fattore P è più pronunciato quando il motore è in funzione ad alto regime e quando il velivolo vola con un assetto ad alto angolo di incidenza. In crociera il fattore P non è evidente, poiché le pale sia in fase ascendente che discendente hanno quasi lo stesso angolo di attacco e creano approssimativamente la stessa quantità di spinta.
di Giulio Craighero –
Tratto dal Gruppo Facebook : Aviazione Realtà e Simulazione curato da Armando Minichini