Phak 4.7 Stände

4 min read

Ein Flugzeugstillstand resultiert aus einer schnellen Abnahme des Auftriebs, die durch die Trennung des Luftstroms von der Flügeloberfläche verursacht wird, die durch Überschreiten der kritischen AOA hervorgerufen wird. Ein Stall kann bei jeder Tonhöhenlage oder Fluggeschwindigkeit auftreten. Stände sind eine der am meisten missverstandenen Bereiche der Aerodynamik, da die Piloten oft glauben, dass ein Schaufelblatt aufhört, einen Aufzug zu produzieren, wenn er anhält. In einem Stall hört der Flügel nicht ganz auf, Aufzug zu produzieren; Vielmehr kann es keinen ausreichenden Auftrieb erzeugen, um den ebenen Flug aufrechtzuerhalten. Da der Auftriebskoeffizient (CL) mit AOA zunimmt, sinkt irgendwann der Cl-Peak (Cl-max) und fällt dann ab. Die Höhe des Aufzugs sinkt nach Überschreiten von CL-MAX oder der kritischen AOA dramatisch ab, stoppt jedoch nicht vollständig.

In den meisten geraden Flugzeugen ist der Flügel so ausgelegt, dass er zuerst an der Wurzel blockiert, sodass der Stall nach außen in Richtung Flügelspitze geht und dabei die Wirksamkeit und Kontrollierbarkeit des Querruders beibehält. Zu den Entwurfsmethoden zum Erreichen des Wurzel-First-Stalls gehört das „Verdrehen“ des Flügels zu einer höheren AOA an der Wurzel oder das Anbringen von Stallstreifen an den ersten 20 bis 25 Prozent der Vorderkante. Die meisten Trainingsflugzeuge sind so konzipiert, dass die Nase während eines Stalls herunterfällt, wodurch die AOA verringert und der Flügel „entfernt“ wird. Diese Neigungs-Down-Tendenz ist darauf zurückzuführen, dass die CL hinter dem CG liegt. Der CG-Bereich ist sehr wichtig für die Charakteristik des Stillstands: Wenn der Pilot hinter der hinteren Grenze betrieben wird, kann der Pilot möglicherweise keine ausreichende Aufzugskraft erzeugen, um dem Übergewicht nach hinten des CG entgegenzuwirken und sich zu erholen.

Die Stallgeschwindigkeit eines bestimmten Flugzeugs ist kein fester Wert für alle Flugsituationen, aber ein bestimmtes Flugzeug bleibt unabhängig von Fluggeschwindigkeit, Gewicht, Belastungsfaktor oder Dichtehöhe immer bei der gleichen AOA. Diese kritische AOA variiert je nach Design zwischen 16 ° und 20 °, aber jedes Flugzeug hat nur eine bestimmte AOA, in der der Stall auftritt.

Es gibt drei Flugsituationen, in denen die kritische AOA überschritten werden kann: niedrige Geschwindigkeit, hohe Geschwindigkeit und Drehen.

Das Flugzeug kann durch zu langsames Fliegen im geraden Flug blockiert werden. Wenn die Fluggeschwindigkeit abnimmt, muss sich die AOA erhöhen, um den Aufzug zu halten, bis der Flügel nicht mehr genügend Auftrieb erzeugt und das Flugzeug blockiert.

Eine niedrige Geschwindigkeit ist nicht erforderlich, um einen Stall herzustellen: Der Flügel kann bei jeder Geschwindigkeit auf eine übermäßige AOA gebracht werden. Beispielsweise zieht der Pilot bei einem Tauchgang mit 100 Knoten scharf an der Aufzugssteuerung zurück. [Figure 4-32]

Figure 4-32. Forces exerted when pulling out of a dive. — Abbildung 4-32. Kräfte, die beim Herausziehen aus einem Tauchgang ausgeübt werden.

Die Schwerkraft und die Zentrifugalkraft verhindern einen sofortigen Wechsel des Flugwegs, aber die AOA der Flugzeuge ändert sich abrupt von ziemlich niedrig auf sehr hoch, und das Flugzeug erreicht den Standwinkel mit einer Geschwindigkeit, die viel größer ist als die normale Stallgeschwindigkeit. Auch die Abwechslung ist in einer ebenen Kurve höher als im Geradenflug. [Figure 4-33] Das Gewicht des Flugzeugs wird durch die Zentrifugalkraft erhöht, und der Flügel muss einen zusätzlichen Auftrieb erzeugen, um die Last auszugleichen. Dieser Auftrieb wird durch die Erhöhung der AOA erhalten, so dass die AOA mit zunehmendem Uferwinkel ansteigen muss. Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt während einer Kurve die AOA übermäßig wird, bleibt das Flugzeug stehen.

Figure 4-33. Increase in stall speed and load factor. — Abbildung 4-33. Steigerung der Stallgeschwindigkeit und des Lastfaktors.

Um das Flugzeug aerodynamisch auszugleichen, befindet sich das CL normalerweise hinter dem CG. Obwohl dies das Flugzeug von Natur aus naselastig macht, wirkt sich das Absenken des horizontalen Stabilisators diesem Zustand entgegen. Am Stallpunkt, wenn die Aufwärtskraft der Flügel anhebt und die nach unten gerichtete Heckkraft aufhört, ermöglicht ein unausgeglichener Zustand, dass das Flugzeug abrupt abfällt und sich um seinen CG dreht; Die AOA nimmt ab, die Fluggeschwindigkeit nimmt zu, der Luftstrom über den Flügel wird wieder aufgenommen, der Lift kehrt zurück und das Flugzeug fliegt erneut. Beträchtliche Höhen können verloren gehen, bevor dieser Zyklus abgeschlossen ist.

Die Form des Schaufelblatts und die Verschlechterung dieser Form müssen ebenfalls berücksichtigt werden: Wenn sich Eis, Schnee oder Frost auf der Oberfläche ansammeln, wird der glatte Luftstrom gestört, die Grenzschicht trennt sich bei einer niedrigeren AOA als der kritische Winkel und der Auftrieb wird stark reduziert. [Figure 4-34] Schon 0,8 Millimeter Eis auf der oberen Flügeloberfläche erhöhen den Luftwiderstand und reduzieren den Auftrieb um 25 Prozent.

Figure 4-34. In-flight ice formation. — Abbildung 4-34. Eisbildung während des Fluges.

Piloten können zu jeder Jahreszeit, überall, in Höhen von bis zu 18.000 Fuß und manchmal höher auf Sahne stoßen. Kleine Flugzeuge, einschließlich Pendlerflugzeuge, sind am anfälligsten, da sie in niedrigeren Höhen fliegen, in denen Eis häufiger vorkommt, und es fehlen häufig die Anti-Eis-Mechanismen, die in Jetflugzeugen üblich sind.

Vereisung kann in Wolken immer dann auftreten, wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt sinkt und sich supergekühlte Tröpfchen auf einem Flugzeug bilden und einfrieren. (Supergekühlte Tröpfchen sind immer noch flüssig, obwohl die Temperatur unter 32 ° F / 0 ° C liegt.)