As forças giroscópicas (de motores rotativos) afetam significativamente o guincho ou o passo?

A resposta é sim. Forças giroscópicas são um fator em aeronaves movidas a propulsão, mas geralmente não perceptíveis em um avião estável ('Deus Temendo') em vôo de cruzeiro.

No entanto, os efeitos giroscópicos tornam-se perceptíveis em várias áreas do envelope de vôo de uma aeronave movida a hélice. Uma das áreas mais conhecidas está em mudanças dramáticas na atitude de inclinação em baixas velocidades. Aeronaves de roda de cauda são particularmente sensíveis a isso durante o rolo de decolagem. Transições rápidas de uma atitude de três pontos para uma atitude de roda durante a rolagem do solo causarão entradas de guinada visíveis e indesejadas devido à precessão giroscópica, além de alterações no Fator-P. Durante a decolagem em um avião típico de roda traseira com uma hélice que gira no sentido horário quando visto da cabine, o guincho para a esquerda quando a cauda é levantada durante o rolo de decolagem e requer o leme direito para neutralizar a precessão giroscópica. Da mesma forma, durante a aterrissagem da roda, a precessão da hélice fará com que a cauda gire para a direita quando a roda da cauda pousar na pista e exigir que o leme esquerdo seja contrabalançado.

Sim. Quanto mais alta a inércia e velocidade das massas rotativas e menor a autoridade de controle. Enquanto as forças giroscópicas de um jato são insignificantes em vôo regular devido ao alto amortecimento proporcionado pelas asas e pela cauda, em vôo eles podem se tornar dominantes. O motor Bristol-Siddeley Pegasus dos jatos Kestrel, Harrier e AV-8B precisa ter o carretel de baixa pressão Corra na direção oposta do carretel de alta pressão para equilibrar seus efeitos de giroscópio. Se não fosse esse o caso, um movimento de guinada produziria um movimento de arremesso e vice-versa. Quando você se senta em um jato, cujo empuxo é equivalente ao seu peso, inclinar este jato para frente ou para trás levemente levará a uma mudança rápida de sua posição, portanto, qualquer manobra em voo ficará extremamente difícil.

^{Harrier USMC AV-8B em foco (imagem fonte , © Richard Seaman 2001)}

Geralmente, a contra-rotação de peças de motor tem sido usada para reduzir os efeitos do giroscópio. Eles primeiro se tornaram um problema com motores rotativos em WWI. Um motor rotativo tem seu virabrequim fixado ao avião, e tanto o bloco de cilindros quanto a hélice giram. Isso proporciona melhor resfriamento em baixa velocidade e produz um efeito de volante, para que o motor funcione com mais suavidade. Mas quando você guincha, o efeito giroscópio arremessa a aeronave para cima ou para baixo, então qualquer manobra precisa se torna muito difícil.

Com o aumento da potência do motor em 1916 e 1917, esse efeito se tornou tão severo que os motores com engrenagens foram desenvolvidos onde os cilindros giram em uma direção e a hélice na direção oposta. Como conseqüência, a hélice tinha apenas metade da rotação no ar, como no caso do bloco de cilindros. Isso resultou em uma grande eficiência da hélice, mas também grandes diâmetros de hélice, de modo que os aviões com esses motores precisavam de um trem de pouso alto. Abaixo está uma foto de um Roland D XVI com uma Siemens & Motor rotativo contra-rotativo Halske III de 1918. Este foi um excelente avião de combate para o seu tempo com quase nenhum acoplamento giroscópico.

^{Roland D XVI (foto fonte )}

Uma área ainda não mencionada onde os efeitos giroscópicos são significativos (em ambos os jatos e adereços) é spin . (Em inglês soa quase tautológico :) O spin sempre envolve velocidades angulares significativas - embora tenha autoridade de controle muito limitada.

(De certa forma, isso é semelhante aos efeitos em acrobacias mencionadas por Carlo Felicione.)

Devido aos efeitos giroscópicos do (s) motor (es), a maioria das aeronaves tem diferentes características de rotação esquerda e direita . A tal ponto que, digamos, a rotação à esquerda pode ser quase irrecuperável, enquanto a rotação à direita seria facilmente recuperável. Isso também se aplica ao início do giro: a aeronave pode tender a entrar em rotação em uma direção mais disposta do que na outra.

Você vê efeitos giroscópicos quando olha para os combatentes da WW1. Cite o artigo da Wikipedia sobre o Sopwith Camel :

The type owed both its extreme manoeuvrability and its difficult handling to the close placement of the engine, pilot, guns and fuel tank (some 90% of the aircraft's weight) within the front seven feet of the aircraft, and to the strong gyroscopic effect of the rotating mass of the cylinders common to rotary engines.

Para comparação, um 777-300ER tem um peso máximo de decolagem de 775.000 libras ( referência ), enquanto um O motor GE90-94B pesa 16.644 libras, não tudo isso estaria girando. Então, se assumirmos que metade do peso está girando em massa (provavelmente alta, mas não sei), a massa rotacional de ambos os motores é apenas cerca de 2% da massa total.

Por último, não conheço nenhum motor a jato com contra-rotação, o que implicaria que as forças não são muito perceptíveis.