5.1.1 Flugsteuerung #

Flugsteuerungssysteme von Flugzeugen bestehen aus Primär- und Sekundärsystemen. Die Querruder, der Aufzug (oder der Stabilator) und das Ruder bilden das primäre Kontrollsystem und müssen ein Flugzeug während des Fluges sicher steuern. Flügelklappen, Vorderkantenvorrichtungen, Spoiler und Trimmsysteme bilden das sekundäre Steuersystem und verbessern die Leistungseigenschaften des Flugzeugs oder entlasten den Piloten von übermäßigen Steuerkräften.

5.1.2 Primäre Flugsteuerung #

Flugzeugsteuerungssysteme wurden sorgfältig entwickelt, um eine angemessene Reaktionsfähigkeit bei der Steuerung von Eingaben zu gewährleisten und gleichzeitig ein natürliches Gefühl zu ermöglichen. Bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten fühlen sich die Steuerungen normalerweise weich und träge an, und das Flugzeug reagiert langsam auf Steueranwendungen. Bei höheren Fluggeschwindigkeiten werden die Kontrollen immer fester und die Reaktion der Flugzeuge wird schneller.

Die Bewegung einer der drei primären Flugsteuerungsflächen (Querruder, Aufzug oder Stabilator oder Ruder) verändert den Luftstrom und die Druckverteilung über und um das Schaufelblatt. Diese Änderungen beeinflussen den Auftrieb und die Luftwiderstand, die durch die Kombination aus Tragfläche und Steuerfläche erzeugt wird, und ermöglichen es einem Piloten, das Flugzeug um seine drei Drehachsen zu steuern.

Konstruktionsmerkmale begrenzen die Höhe der Durchbiegung der Flugsteuerungsflächen. Zum Beispiel können Steuer-Stopp-Mechanismen in die Flugsteuerungsgestänge eingebaut werden, oder die Bewegung der Steuersäule und/oder der Ruderpedale kann begrenzt sein. Der Zweck dieser Auslegungsgrenzen besteht darin, zu verhindern, dass der Pilot bei normalen Manövern das Flugzeug versehentlich übersteuert und überlastet.

Ein richtig konstruiertes Flugzeug ist stabil und kann während des normalen Manövrierens leicht gesteuert werden. Steuerflächeneingänge bewirken eine Bewegung um die drei Drehachsen. Die Arten der Stabilität, die ein Flugzeug aufweist, beziehen sich auch auf die drei Drehachsen. [Figure 5-4]

5.1.3 Querruder #

Querruder rollen um die Längsachse. Die Querruder sind an der Außenbordkante jedes Flügels befestigt und bewegen sich in entgegengesetzter Richtung voneinander. Querruder werden durch Kabel, Glockenkurbeln, Riemenscheiben und/oder Push-Pull-Rohre mit einem Steuerrad oder Steuerknüppel verbunden.

Wenn Sie das Steuerrad oder den Steuerknüppel nach rechts bewegen, lenken Sie das rechte Querruder nach oben und das linke Querruder nach unten. Die Aufwärtsbiegung des rechten Querruders verringert den Sturz, was zu einem verringerten Auftrieb auf dem rechten Flügel führt. Die entsprechende Abwärtslenkung des linken Querruders erhöht den Sturz, was zu einem erhöhten Auftrieb am linken Flügel führt. Der erhöhte Auftrieb am linken Flügel und der verminderte Auftrieb auf dem rechten Flügel bewirken somit, dass das Flugzeug nach rechts rollt.

5.1.4 Nachteiliges Gieren #

Da das nach unten abgelenkte Querruder mehr Auftrieb erzeugt, was durch das Anheben der Flügel belegt wird, erzeugt es auch mehr Luftwiderstand. Dieser zusätzliche Widerstand bewirkt, dass der Flügel leicht verlangsamt wird. Dies führt dazu, dass das Flugzeug in Richtung des Flügels gähnt, der eine Zunahme des Auftriebs (und des Luftwiderstands) erfahren hat. Aus der Sicht der Piloten ist das Gier der Richtung der Bank gegenüber. Das nachteilige Gieren ist ein Ergebnis des unterschiedlichen Widerstands und des geringen Unterschieds in der Geschwindigkeit des linken und rechten Flügels. [Figure 5-5]

Bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten wird das ungünstige Gieren ausgeprägter. Bei diesen langsameren Fluggeschwindigkeiten ist der aerodynamische Druck auf den Steuerflächen niedrig und es sind größere Steuereingaben erforderlich, um das Flugzeug effektiv zu manövrieren. Als Ergebnis bewirkt die Zunahme der Querruderablenkung eine Zunahme des nachteiligen Giers. Das Gieren zeigt sich besonders bei Flugzeugen mit langen Flügelspannen.

Die Anwendung von Ruder wird verwendet, um dem negativen Gier entgegenzuwirken. Die erforderliche Rudersteuerung ist bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten, hohen Anstellwinkeln und bei großen Querruderablenkungen am größten. Wie alle Steuerflächen bei niedrigeren Fluggeschwindigkeiten wird das vertikale Stabilisator / Ruder weniger effektiv und vergrößert die mit dem negativen Gieren verbundenen Steuerprobleme.

Alle Kurven werden durch Querruder, Ruder und Aufzug koordiniert. Das Anlegen eines Querruderdrucks ist erforderlich, um das Flugzeug in den gewünschten Winkel der Bank zu platzieren, während gleichzeitig der Ruderdruck erforderlich ist, um dem resultierenden nachteiligen Gier entgegenzuwirken. Da während einer Kurve mehr Auftrieb erforderlich ist als beim geraden Flug, muss der Anstellwinkel (AOA) durch Anlegen des Aufzugsgegendrucks erhöht werden. Je steiler die Kurve ist, desto mehr Gegendruck wird benötigt.

Wenn der gewünschte Uferwinkel festgelegt wird, sollten Querruder- und Ruderdrücke gelockert werden. Dies verhindert, dass sich der Uferwinkel vergrößert, da sich die Querruder- und Rudersteuerflächen in einer neutralen und stromlinienförmigen Position befinden. Der Gegendruck des Aufzugs sollte konstant gehalten werden, um die Höhe zu halten. Der Roll-out aus einer Kurve ist ähnlich wie beim Roll-In, außer dass die Flugsteuerungen in entgegengesetzter Richtung angewendet werden. Querruder und Ruder werden in Richtung des Rollouts oder in Richtung des hohen Flügels aufgebracht. Wenn der Uferwinkel abnimmt, sollte der Gegendruck des Aufzugs bei Bedarf gelockert werden, um die Höhe aufrechtzuerhalten.

Um die Auswirkungen von nachteiligem Gier zu verringern, haben die Hersteller vier Systeme entwickelt: Differentialruder, Querruder vom Frise-Typ, gekoppelte Querruder und Ruder sowie Flaperons.

Differential Querruder Mit Differential Querruder wird ein Querruder um einen größeren Abstand angehoben als der andere Querruder wird für eine gegebene Bewegung des Steuerrades oder des Steuerknüppels abgesenkt. Dies führt zu einer Zunahme des Widerstands auf dem absteigenden Flügel. Der größere Widerstand resultiert aus der Auslenkung des oberen Querruders auf dem absteigenden Flügel in einen größeren Winkel als das Abwärtsruder auf dem aufsteigenden Flügel. Zwar wird das Gieren reduziert, es wird jedoch nicht vollständig beseitigt. [Figure 5-6]

Querruder vom Frise-Typ mit Querruder vom Typ Frise, wenn Druck auf das Steuerrad oder den Steuerknüppel ausgeübt wird, schwenkt das angehobene Querruder auf einem versetzten Scharnier. Dies projiziert die Vorderkante des Querruders in den Luftstrom und erzeugt einen Luftwiderstand. Es hilft beim Ausgleich des Luftwiderstands, der durch das abgesenkte Querruder auf dem gegenüberliegenden Flügel erzeugt wird, und reduziert das negative Gieren. [Figure 5-7]

Das Frise-Type Querruder bildet auch einen Schlitz, sodass die Luft sanft über das abgesenkte Querruder fließt, wodurch es bei hohem Effekt effektiver wird

Anstellwinkel. Querruder vom Frise-Typ können auch für eine unterschiedliche Funktion ausgelegt sein. Wie das differentielle Querruder eliminiert auch das Querruder vom Frise-Typ nicht das Gieren. Eine koordinierte Ruderapplikation ist immer noch erforderlich, wo immer Querruder angewendet werden.

Gekoppelte Querruder und Ruder gekoppelte Querruder und Ruder sind verknüpfte Kontrollen. Dies wird mit Ruder-Quer-Quer-Interconnect-Federn erreicht, die helfen, den Querruderwiderstand zu korrigieren, indem sie das Ruder automatisch ablenken, während die Querruder abgelenkt werden. Wenn zum Beispiel das Steuerrad oder der Steuerknüppel bewegt wird, um eine linke Rolle zu erzeugen, ziehen das Verbindungskabel und die Feder am linken Ruderpedal gerade so weit nach vorne, dass die Nase des Flugzeugs nach rechts gähnt. Die angewendete Kraft

Zum Ruder kann durch die Federn überschrieben werden, wenn es notwendig wird, das Flugzeug zu rutschen. [Figure 5-8]

Flaperons Flaperons kombinieren beide Aspekte von Klappen und Querrudern. Neben der Steuerung des Uferwinkels eines Flugzeugs wie herkömmlichen Querrudern können Flaperons zusammen abgesenkt werden, um ähnlich wie ein dedizierter Satz von Klappen zu funktionieren. Der Pilot behält separate Kontrollen für Querruder und Klappen bei. Ein Mischer wird verwendet, um die separaten Piloteingänge in diesen einzelnen Steueroberflächen zu kombinieren, die Flaperons genannt werden. Viele Designs, die Flaperons enthalten, montieren die Steuerflächen vom Flügel weg, um einen ungestörten Luftstrom bei hohen Anstellwinkeln und/oder niedrigen Geschwindigkeiten zu erzeugen. [Figure 5-9]

5.1.5 Aufzug #

Der Aufzug steuert die Neigung um die seitliche Achse. Wie bei den Querrudern an kleinen Flugzeugen ist der Aufzug durch eine Reihe mechanischer Gestänge mit der Steuersäule im Flugdeck verbunden. Die hintere Bewegung der Steuersäule lenkt die Hinterkante der Aufzugsfläche nach oben. Dies wird normalerweise als „Aufzug“ bezeichnet. [Figure 5-10]

Die Aufzugsposition verringert den Aufzug des Aufzugs und erzeugt eine nach unten gerichtete aerodynamische Kraft, die größer ist als die normale Rückwärtskraft, die im geraden und ebenen Flug vorhanden ist. Der Gesamteffekt bewirkt, dass sich das Heck des Flugzeugs nach unten bewegt und die Nase nach oben neigt. Das Nickmoment erfolgt über den Schwerpunkt (CG). Die Stärke des Nickmoments wird durch den Abstand zwischen der CG und der horizontalen Heckfläche sowie durch die aerodynamische Wirksamkeit der horizontalen Heckfläche bestimmt. Das Verschieben der Steuersäule nach vorne hat den gegenteiligen Effekt. In diesem Fall nimmt die Aufzugskrung zu und erzeugt mehr Auftrieb (weniger Rückschlagkraft) am horizontalen Stabilisator / Aufzug. Dies bewegt den Schwanz nach oben und senkt die Nase nach unten. Auch hier tritt der Pitching-Moment um die CG auf.

Wie bereits in der Berichterstattung über Stabilität, Leistung, Schublinie und die Position der horizontalen Heckflächen auf der Empennage erwähnt, sind Faktoren bei der Steigung der Aufzugswirksamkeit. Beispielsweise können die horizontalen Heckflächen wie bei der T-Tail-Auslegung in der Nähe des unteren Teils des vertikalen Stabilisators, am Mittelpunkt oder am hohen Punkt befestigt werden.

T-Tail In einer T-Tail-Konfiguration steht der Aufzug über den meisten Auswirkungen von Downwash vom Propeller sowie Luftstrom um den Rumpf und/oder die Flügel bei normalen Flugbedingungen. Der Betrieb der Aufzüge in dieser ungestörten Luft ermöglicht Kontrollbewegungen, die über die meisten Flugregime hinweg konsistent sind. T-Tail-Designs sind in vielen leichten und großen Flugzeugen populär geworden, insbesondere bei Motoren mit hinterer Rumpfmontage, da die T-Tail-Konfiguration den Schwanz aus dem Abgasstoß der Triebwerke entfernt. Wasserflugzeuge und Amphibien haben häufig T-T-Schwänze, um die horizontalen Flächen so weit wie möglich vom Wasser entfernt zu halten. Ein zusätzlicher Vorteil ist die Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen im Flugzeug.

Bei langsamen Geschwindigkeiten muss der Aufzug in einem T-Tail-Flugzeug durch eine größere Anzahl von Bewegungsgraden bewegt werden, um die Nase um einen gegebenen Betrag zu heben als bei einem herkömmlichen Schwanzflugzeug. Dies liegt daran, dass das konventionelle Heckflugzeug vom Propeller nach unten auf den Schwanz drückt, um das Anheben der Nase zu unterstützen.

Da die Steuerung an Flugzeugen so ausgerüstet ist, dass für eine erhöhte Steuerungsbewegung zunehmende Kontrollkräfte erforderlich sind, sind die zum Anheben der Nase eines T-Tail-Flugzeugs erforderlichen Kräfte größer als bei einem konventionellen Heckflugzeug. Die Längsstabilität eines getrimmten Flugzeugs ist für beide Konfigurationstypen gleich, aber der Pilot muss sich darüber im Klaren sein, dass die erforderlichen Steuerkräfte bei langsamen Geschwindigkeiten bei Starts, Landungen oder Ställen größer sind als bei Flugzeugen ähnlicher Größe, die mit herkömmlichen Hecke ausgestattet sind.

T-Tail-Flugzeuge erfordern auch zusätzliche konstruktive Überlegungen, um dem Flatterproblem entgegenzuwirken. Da sich das Gewicht der horizontalen Flächen oben auf dem vertikalen Stabilisator befindet, verursacht der erzeugte Momentarm hohe Belastungen des vertikalen Stabilisators, was zu Flattern führen kann. Dies müssen die Ingenieure kompensieren, indem sie die Konstruktionssteifigkeit des vertikalen Stabilisators erhöhen, was in der Regel zu einem Gewichtseinbußen gegenüber herkömmlichen Heckkonstruktionen führt.

Beim Fliegen mit einer sehr hohen AOA mit geringer Fluggeschwindigkeit und einem Achter-CG kann das T-Tail-Flugzeug anfällig für einen tiefen Stall sein. In einem tiefen Stall wird der Luftstrom über dem horizontalen Heck durch den gestörten Luftstrom von den Flügeln und dem Rumpf abgedeckt. Unter diesen Umständen könnte die Steuerung des Aufzugs oder des Stabilators verringert werden, was es schwierig macht, sich vom Stall zu erholen. Es ist zu beachten, dass ein AFT-CG häufig bei diesen Vorfällen beiträgt, da ähnliche Wiederherstellungsprobleme auch bei herkömmlichen Heckflugzeugen mit einem Achter-CG auftreten. [Figure 5-11]

Da der Flug mit einer hohen AOA mit geringer Fluggeschwindigkeit und einer hinteren CG-Position gefährlich sein kann, haben viele Flugzeuge Systeme, um diese Situation zu kompensieren. Die Systeme reichen von

Steuern stoppt, um die Federn zu heben. Eine Aufzugsfeder hilft dabei, die Nase des Flugzeugs abzusenken, um einen Stall zu verhindern, der durch die hintere CG-Position verursacht wird. Der Stall tritt auf, weil das richtig getrimmte Flugzeug mit dem Aufzug in einer nach unten gerichteten Position fliegt und den Schwanz nach oben und die Nase nach unten drückt. Wenn das Flugzeug in diesem instabilen Zustand auf Turbulenzen stößt und weiter langsamer wird, positioniert die Trimmklappe den Aufzug nicht mehr in der Nase-Runter-Position. Der Aufzug strafft sich dann und die Nase des Flugzeugs neigt sich nach oben, was möglicherweise zu einem Stall führt.

Die Aufzugsfeder erzeugt eine mechanische Belastung des Aufzugs, wodurch er sich in die Nase-Runter-Position bewegt, wenn es nicht anderweitig ausbalanciert ist. Die Aufzugs-Trip-Lasche balanciert den Aufzug nach unten, um den Aufzug in einer beschnittenen Position zu positionieren. Wenn die Trimmklappe unwirksam wird, treibt die Abwärtsfeder den Aufzug in eine nase-down-Position. Die Nase des Flugzeugs senkt sich, die Geschwindigkeit baut sich auf und ein Stall wird verhindert. [Figure 5-12]

Der Aufzug muss auch ausreichend befugt sein, um die Nase des Flugzeugs während des Rundgangs für eine Landung hochzuhalten. In diesem Fall kann ein vorwärts-CG ein Problem verursachen. Während der Landefackel wird in der Regel die Leistung verringert, was den Luftstrom über das Empennage verringert. Dies macht den Aufzug in Verbindung mit der verringerten Landegeschwindigkeit weniger effektiv.

Wie diese Diskussion zeigt, müssen die Piloten die richtigen Ladeverfahren verstehen und befolgen, insbesondere in Bezug auf die CG-Position. Weitere Informationen zum Laden von Flugzeugen sowie zu Gewicht und Ausgewogenheit sind in Kapitel 9, Gewicht und Gleichgewicht enthalten.

5.1.6 Stabilator #

Wie in Kapitel 2, Flugzeugstruktur, ist ein Stabilator im Wesentlichen ein einteiliger horizontaler Stabilisator, der schwenkbar ist

von einem zentralen Scharnierpunkt. Wenn die Steuersäule zurückgezogen wird, hebt sie die Hinterkante der Stabilatoren und zieht die Nase nach oben. Durch Drücken der Steuersäule nach vorne senkt sich die Hinterkante des Stabilators und senkt die Nase des Flugzeugs nach unten.

Da sich die Stabilisatoren um einen zentralen Gelenkpunkt drehen, reagieren sie extrem empfindlich auf Steuereingänge und aerodynamische Lasten. An der Hinterkante sind Antiservo-Tabs integriert, um die Empfindlichkeit zu verringern. Sie lenken in die gleiche Richtung wie der Stabilator. Dies führt zu einer Erhöhung der Kraft, die zum Bewegen des Stabilators erforderlich ist, wodurch er weniger anfällig für pilotinduzierte Übersteuerung ist. Außerdem wird in der Regel vor dem Hauptholm ein Ausgleichsgewicht eingebaut. Das Ausgleichsgewicht kann in das Empennage projizieren oder auf dem vorderen Teil der Stabilatorspitzen eingebaut werden. [Figure 5-13]

5.1.7 Canard #

Das Canard-Design nutzt das Konzept von zwei Hubflächen, wobei der Canard als horizontaler Stabilisator vor den Hauptflügeln fungiert. Tatsächlich ist der Canard ein Schaufelblatt ähnlich der horizontalen Oberfläche bei einem herkömmlichen Achterschwanzdesign. Der Unterschied besteht darin, dass der Canard tatsächlich einen Auftrieb erzeugt und die Nase nach oben hält, im Gegensatz zu dem Aft-Tail-Design, das eine nach unten gerichtete Kraft auf den Schwanz ausübt, um zu verhindern, dass sich die Nase nach unten dreht. [Figure 5-14]

Das Canard-Design stammt aus den Pioniertagen der Luftfahrt, vor allem auf dem Wright Flyer. Kürzlich hat die Canard-Konfiguration wieder an Popularität gewonnen und erscheint auf neueren Flugzeugen. Canard-Designs umfassen zwei Typen – eine mit einer horizontalen Oberfläche von ungefähr der gleichen Größe wie ein normaler Achterschwanz

Design und die andere mit einer Oberfläche derselben ungefähren Größe und Tragflächen des hinteren Flügels, die als Tandemflügelkonfiguration bekannt ist. Theoretisch wird der Canard als effizienter angesehen, da die Verwendung der horizontalen Oberfläche zur Erhöhung des Gewichts des Flugzeugs bei einem bestimmten Auftrieb zu einem geringeren Luftwiderstand führen sollte.

5.1.8 Ruder #

Das Ruder steuert die Bewegung des Flugzeugs um seine vertikale Achse. Diese Bewegung wird als Yaw bezeichnet. Wie die anderen primären Steuerflächen ist das Ruder eine bewegliche Oberfläche, die an einer festen Oberfläche, in diesem Fall an den vertikalen Stabilisator oder die Rippe, angelenkt ist. Das Bewegen des linken oder rechten Ruderpedals steuert das Ruder.

Wenn das Ruder in den Luftstrom abgelenkt wird, wird eine horizontale Kraft in die entgegengesetzte Richtung ausgeübt. [Figure 5-15] Durch Drücken des linken Pedals bewegt sich das Ruder nach links. Dies verändert den Luftstrom um den vertikalen Stabilisator / Ruder und erzeugt eine

Sideward Lift, der den Heck nach rechts bewegt und die Nase des Flugzeugs nach links kratzt. Die Wirksamkeit des Ruders nimmt mit der Geschwindigkeit zu; Daher können große Durchbiegungen bei niedrigen Geschwindigkeiten und kleine Durchbiegungen bei hohen Geschwindigkeiten erforderlich sein, um die gewünschte Reaktion bereitzustellen. In Flugzeugen mit Propellerantrieb erhöht jeder über das Ruder fließende Gleitstrom seine Wirksamkeit.

V-Tail Das V-Tail-Design nutzt zwei schräge Heckflächen, um dieselben Funktionen wie die Oberflächen einer herkömmlichen Aufzugs- und Ruderkonfiguration auszuführen. Die festen Flächen wirken sowohl horizontale als auch vertikale Stabilisatoren. [Figure 5-16]

Die beweglichen Flächen, die üblicherweise als Rudervatoren bezeichnet werden, sind über ein spezielles Gestänge verbunden, das es dem Steuerrad ermöglicht, beide Oberflächen gleichzeitig zu bewegen. Andererseits bewegt die Verschiebung der Ruderpedale die Flächen differentiell und sorgt so für eine Richtungssteuerung.

Wenn sowohl die Ruder- als auch die Aufzugssteuerung durch den Piloten bewegt werden, bewegt ein Steuermischmechanismus jede Oberfläche um die entsprechende Menge. Das Steuerungssystem für den V-Tail ist komplexer als das für einen herkömmlichen Schwanz erforderliche. Darüber hinaus ist das V-Tail-Design für niederländische Rollneigungen anfälliger als ein herkömmlicher Schwanz, und die Gesamtreduzierung des Luftwiderstands ist minimal.

5.1.9 Sekundäre Flugkontrollen #

Sekundäre Flugsteuerungssysteme können aus Flügelklappen, Vorderkantengeräten, Spoilern und Verkleidungssystemen bestehen.

5.1.10 Klappen #

Klappen sind die am häufigsten verwendeten Hochhebegeräte für Flugzeuge. Diese Oberflächen, die an der Hinterkante des Flügels befestigt sind, erhöhen sowohl den Auftrieb als auch den induzierten Luftwiderstand für jede gegebene AOA. Klappen ermöglichen einen Kompromiss zwischen hoher Reisegeschwindigkeit und niedriger Landegeschwindigkeit, da sie bei Bedarf verlängert und bei Nichtbedarf in die Flügelstruktur zurückgezogen werden können. Es gibt vier gängige Arten von Klappen: einfach, geteilt, geschlitzt und Fowler-Klappen. [Figure 5-17]

Die einfache Klappe ist die einfachste der vier Typen. Es erhöht den Schaufelflügel, was zu einer signifikanten Erhöhung des Auftriebskoeffizienten (CL) bei einer gegebenen AOA führt. Gleichzeitig erhöht es den Luftwiderstand erheblich und bewegt den Druckmittelpunkt (CP) nach achtern auf dem Schaufelblatt, was zu einem Nick-Down-Pitching-Moment führt.

Die geteilte Klappe wird von der unteren Oberfläche des Schaufelblatts abgelenkt und erzeugt eine etwas größere Auftriebserhöhung als die glatte Klappe. Durch das turbulente Luftmuster, das hinter dem Schaufelblatt erzeugt wird, entsteht mehr Luftwiderstand. Vollständig ausgefahren erzeugen sowohl glatte als auch geteilte Klappen einen hohen Luftwiderstand mit wenig zusätzlichem Auftrieb.

Die beliebteste Klappe für Flugzeuge ist heute die geschlitzte Klappe. Variationen dieses Designs werden sowohl für kleine Flugzeuge als auch für große verwendet. Schlitzklappen erhöhen den Auftriebskoeffizienten deutlich stärker als glatte oder geteilte Klappen. Bei kleinen Flugzeugen befindet sich das Scharnier unter der unteren Oberfläche der Klappe, und wenn die Klappe abgesenkt wird, bildet sich zwischen der Klappe im Flügel und der Vorderkante der Klappe ein Kanal. Wenn die geschlitzte Klappe abgesenkt wird, wird Luft von der unteren Oberfläche zur Oberseite der Klappen geführt. Die energiereiche Luft aus dem Schlitz beschleunigt die obere Oberflächengrenzschicht und verzögert die Luftstromtrennung, wodurch ein höherer CL bereitgestellt wird. Somit führt die geschlitzte Klappe zu einem viel größeren Anstieg des maximalen Auftriebskoeffizienten (Cl-max) als die glatte oder geteilte Klappe. Während es viele Arten von geschlitzten Klappen gibt, haben große Flugzeuge häufig doppelte und sogar dreifach geschlitzte Klappen. Diese ermöglichen die maximale Zunahme des Luftwiderstands ohne den Luftstrom über die Klappen, der den erzeugten Aufzug trennt und zerstört.

Fowler-Klappen sind eine Art Schlitzklappe. Dieses Klappendesign verändert nicht nur den Sturz des Flügels, sondern vergrößert auch den Flügelbereich. Anstatt auf einem Scharnier nach unten zu drehen, gleitet es auf Gleisen rückwärts. Im ersten Teil seiner Verlängerung erhöht es den Widerstand sehr wenig, erhöht aber den Auftrieb erheblich, da er sowohl die Fläche als auch die Sturz vergrößert. Während die Verlängerung weitergeht, lenkt die Klappe nach unten ab. Während des letzten Teils seiner Fahrt erhöht die Klappe den Widerstand mit wenig zusätzlicher Auftriebserhöhung.

5.1.11 Leading Edge-Geräte #

Auch High-Lift-Geräte können an der Vorderkante des Tragflügels angebracht werden. Die gängigsten Typen sind feste Schlitze, bewegliche Lamellen, Vorderkantenklappen und Manschetten. [Figure 5-18]

Feste Schlitze lenken den Luftstrom zur oberen Flügeloberfläche und verzögern die Luftstromtrennung bei höheren Anstellwinkeln. Der Schlitz vergrößert nicht den Flügelsturz, sondern erlaubt ein höheres Maximum, da der Block verzögert wird, bis der Flügel eine größere AOA erreicht.

Bewegliche Lamellen bestehen aus vorderen Kantensegmenten, die sich auf Schienen bewegen. Bei niedrigen Anstellwinkeln wird jede Lamelle durch den hohen Druck, der sich an der Vorderkante des Flügels bildet, bündig gegen die Vorderkante der Flügel gehalten. Wenn die AOA zunimmt, bewegt sich der Hochdruckbereich nach achtern unter der unteren Oberfläche des Flügels, sodass sich die Lamellen nach vorne bewegen können. Einige Lamellen sind jedoch pilotbetrieben und können an jeder AOA eingesetzt werden. Durch das Öffnen einer Lamelle kann die Luft unterhalb des Flügels über die obere Oberfläche der Flügel strömen, wodurch die Luftstromtrennung verzögert wird.

Vorderkantenklappen werden wie Hinterkantenklappen verwendet, um sowohl CL-MAX als auch den Sturz der Flügel zu erhöhen. Diese Art von Vorderkantenvorrichtung wird häufig in Verbindung mit Hinterkantenklappen verwendet und kann die durch diese erzeugte Nickbewegung verringern. Wie bei Klappen mit hinterer Kante erhöht ein kleines Inkrement der Vorderkantenklappen das Auftrieb in einem viel größeren Ausmaß als der Luftwiderstand. Wenn größere Mengen an Klappen ausgedehnt werden, nimmt der Luftwiderstand mit einer höheren Geschwindigkeit zu, als der Auftrieb.

Vorderkantenmanschetten wie Vorderkantenklappen und Hinterkantenklappen werden verwendet, um sowohl CL-MAX als auch die Wölbung der Flügel zu erhöhen. Im Gegensatz zu Vorderkantenklappen und Hinterkantenklappen sind Vorderkantenmanschetten feste aerodynamische Geräte. In den meisten Fällen strecken Vorderkantenmanschetten die Vorderkante nach unten und nach vorne. Dies bewirkt, dass sich der Luftstrom bei höheren Anstellwinkeln besser an der oberen Oberfläche des Flügels anheftet, wodurch die Stallgeschwindigkeit eines Flugzeugs gesenkt wird. Die feste Art der Vorderkantenmanschetten löst einen Nachteil bei der maximalen Fluggeschwindigkeit der Kreuzfahrt aus, aber die jüngsten Fortschritte in Design und Technologie haben diese Strafe verringert.

5.1.12 Spoiler #

Bei vielen Segelflugzeugen und einigen Flugzeugen werden Geräte mit hohem Luftwiderstand, die als Spoiler bezeichnet werden, von den Flügeln aus eingesetzt, um den reibungslosen Luftstrom zu beeinträchtigen, den Auftrieb zu verringern und den Luftwiderstand zu erhöhen. Bei Segelflugzeugen werden Spoiler am häufigsten verwendet, um die Abstiegsrate für genaue Landungen zu kontrollieren. In anderen Flugzeugen werden häufig Spoiler zur Rollkontrolle verwendet, von deren Vorteil die Beseitigung von nachteiligem Gieren ist. Um zum Beispiel nach rechts abzubiegen, wird der Spoiler auf dem rechten Flügel angehoben, wodurch ein Teil des Aufzugs zerstört wird und mehr Widerstand auf der rechten Seite erzeugt wird. Der rechte Flügel fällt ab und die Flugzeuge und Gieren nach rechts. Der gleichzeitige Einsatz von Spoilern auf beiden Flügeln ermöglicht es dem Flugzeug, ohne Geschwindigkeit zu steigen. Spoiler werden auch eingesetzt, um nach der Landung die Bodenrolle zu reduzieren. Durch die Zerstörung des Aufzugs übertragen sie Gewicht auf die Räder und verbessern die Bremswirkung. [Figure 5-19]

5.1.13 Trimmsysteme #

Obwohl ein Flugzeug in einer Vielzahl von Einstellungen, Fluggeschwindigkeiten und Leistungseinstellungen betrieben werden kann, kann es so konzipiert werden, dass es innerhalb einer sehr begrenzten Kombination dieser Variablen Freigaben fliegt. Verkleidungssysteme werden verwendet, um den Piloten von der Notwendigkeit zu befreien, die Flugsteuerungen konstant zu halten, und bestehen normalerweise aus Flugdecksteuerungen und kleinen Scharniergeräten, die an der Hinterkante einer oder mehrerer der primären Flugsteuerungsflächen angebracht sind. Die Trimmsysteme wurden entwickelt, um die Arbeitsbelastung des Piloten zu minimieren. Die Trimmsysteme unterstützen die Bewegung und die Position der Flugsteuerungsfläche, an der sie befestigt sind. Übliche Arten von Verkleidungssystemen umfassen Trimmung

Tabs, Balance Tabs, Antiservo Tabs, verstellbare Laschen und ein verstellbarer Stabilisator.

5.1.14 Trim-Tabs #

Die häufigste Installation auf kleinen Flugzeugen ist eine einzelne Trimmklappe, die an der Hinterkante des Aufzugs angebracht ist. Die meisten Trimmklappen werden von einem kleinen, vertikal montierten Steuerrad manuell bedient. In einigen Flugzeugen kann jedoch eine Trimmkurbel gefunden werden. Die Steuerung des Flugdecks umfasst eine Positionsanzeige für die Trimmklappe. Wenn Sie die Trimmsteuerung in die Position „Vollnase“ bringen, wird die Trimmklappe in ihre volle Position gebracht. Mit der Trimmlasche nach oben und in den Luftstrom neigt der Luftstrom über der horizontalen Heckfläche dazu, die Hinterkante des Aufzugs nach unten zu zwingen. Dadurch bewegt sich der Schwanz des Flugzeugs nach oben und die Nase nach unten. [Figure 5-20]

Wenn die Trimm-Registerkarte auf die volle Nase-Nach oben-Position eingestellt ist, bewegt sich die Lasche in ihre volle Position nach unten. In diesem Fall trifft die unter der horizontalen Heckfläche strömende Luft auf die Lasche und drückt die Hinterkante des Aufzugs nach oben, wodurch die Aufzüge AOA reduziert werden. Dadurch bewegt sich der Schwanz des Flugzeugs nach unten und die Nase nach oben.

Trotz der entgegengesetzten Richtungsbewegung der Trimmklappe und des Aufzugs ist die Steuerung der Trimmung für einen Piloten selbstverständlich. Wenn der Pilot einen konstanten Gegendruck auf eine Steuersäule ausüben muss, wird die Notwendigkeit einer Nasen-Nach oben angezeigt. Das normale Trimmverfahren besteht darin, das Trimmen fortzusetzen, bis das Flugzeug ausgeglichen ist und der nasenlastige Zustand nicht mehr sichtbar ist. Piloten stellen normalerweise zuerst die gewünschte Leistung, Neigungslage und Konfiguration ein und trimmen dann das Flugzeug, um Steuerdrücke zu entlasten, die für diese Flugbedingung bestehen können. Wenn die Leistung, die Tonhöhenlage oder die Konfiguration geändert werden, ist zu erwarten, dass ein erneutes Trimmen erforderlich ist, um den Steuerdruck für die neue Flugbedingung zu entlasten.

5.1.15 Balance-Registerkarten #

Die Steuerkräfte können in einigen Flugzeugen übermäßig hoch sein, und um sie zu verringern, kann der Hersteller Ausgleichslaschen verwenden. Sie sehen aus wie Trimmklappen und sind an ungefähr den gleichen Stellen wie Trimmklappen angelenkt. Der wesentliche Unterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die Ausgleichslasche mit der Steuerflächenstange gekoppelt ist, so dass sich die Lasche automatisch in die entgegengesetzte Richtung bewegt, wenn die primäre Steuerfläche in eine beliebige Richtung bewegt wird. Der Luftstrom, der auf die Lasche auftrifft, gleicht einen Teil des Luftdrucks gegen die primäre Steuerfläche aus und ermöglicht es dem Piloten, sich leichter zu bewegen und die Steuerfläche in Position zu halten.

Wenn die Verbindung zwischen der Balance-Lasche und der festen Oberfläche vom Flugdeck aus einstellbar ist, fungiert die Lasche als Kombinationsleiste und Ausgleichslasche, die auf jede gewünschte Durchbiegung eingestellt werden kann.

5.1.16 Antiservo-Tabs #

Antiservo-Tabs funktionieren auf die gleiche Weise wie Balance-Tabs, außer dass sie sich nicht in die entgegengesetzte Richtung bewegen, sondern sich in die gleiche Richtung wie die Hinterkante des Stabilators bewegen. Neben der Verringerung der Empfindlichkeit des Stabilators dient auch eine Antiservolasche als Trimmvorrichtung, um den Steuerdruck zu entlasten und den Stabilator in der gewünschten Position zu halten. Das feste Ende des Gestänges befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Oberfläche vom Horn auf der Lasche; Wenn sich die Hinterkante des Stabilators nach oben bewegt, zwingt das Gestänge die Hinterkante der Lasche nach oben. Wenn sich der Stabilator nach unten bewegt, bewegt sich auch die Lasche nach unten. Umgekehrt bewegen sich Trimmlaschen an Aufzügen der Steuerfläche gegenüber. [Figure 5-21]

5.1.17 Bodenverstellbare Laschen #

Viele kleine Flugzeuge haben eine nicht bewegliche Metallverkleidung am Ruder. Diese Lasche wird in die eine oder andere Richtung gebogen, während sie auf dem Boden ist, um eine Trimmkraft auf das Ruder auszuüben. Die korrekte Verschiebung wird durch Versuch und Irrtum bestimmt. In der Regel sind kleine Anpassungen erforderlich, bis das Flugzeug während des normalen Reisefluges nicht mehr nach links oder rechts rutscht. [Figure 5-22]

5.1.18 Verstellbarer Stabilisator #

Anstatt eine bewegliche Lasche an der Hinterkante des Aufzugs zu verwenden, haben einige Flugzeuge einen einstellbaren Stabilisator. Mit dieser Anordnung schwenken Gelenke den horizontalen Stabilisator um seinen hinteren Holm. Dies wird durch die Verwendung einer an der Vorderkante des Stabilators angebrachten Buchsenschraube erreicht. [Figure 5-23]

Bei kleinen Flugzeugen wird die Buchsenschraube mit einem Trimmrad oder einer Kurbel betätigt. Bei größeren Flugzeugen wird es motorgetrieben. Der Trimmeffekt und die Flugdeckanzeigen für einen einstellbaren Stabilisator ähneln denen einer Trimmklappe.