5.1.1 Vluchtbediening #

Vliegtuigbesturingssystemen bestaan uit primaire en secundaire systemen. De rolroeren, lift (of stabilisator) en roer vormen het primaire besturingssysteem en moeten een vliegtuig veilig besturen tijdens de vlucht. Vleugelflappen, leading edge-apparaten, spoilers en trimsystemen vormen het secundaire besturingssysteem en verbeteren de prestatiekenmerken van het vliegtuig of ontlasten de piloot van overmatige controlekrachten.

5.1.2 Primaire vluchtcontroles #

Vliegtuigbesturingssystemen zijn zorgvuldig ontworpen om voldoende responsiviteit te bieden op de controle-inputs en tegelijkertijd een natuurlijk gevoel te geven. Bij lage luchtsnelheden voelen de bedieningselementen meestal zacht en traag aan, en het vliegtuig reageert langzaam op controletoepassingen. Bij hogere luchtsnelheden worden de bedieningselementen steeds steviger en gaat de vliegtuigreactie sneller.

Beweging van een van de drie primaire vluchtbesturingsoppervlakken (alilerons, lift of stabilisator of roer), verandert de luchtstroom en drukverdeling over en rond het airfoil. Deze veranderingen beïnvloeden de lift en weerstand die worden geproduceerd door de combinatie van het vleugelprofiel/besturingsoppervlak, en stellen een piloot in staat om het vliegtuig rond zijn drie rotatie-assen te besturen.

Ontwerpkenmerken beperken de hoeveelheid doorbuiging van flight control-oppervlakken. Zo kunnen bijvoorbeeld regel-stopmechanismen in de koppelingen van de vluchtbesturing worden opgenomen, of de beweging van de stuurkolom en/of roerpedalen kunnen beperkt zijn. Het doel van deze ontwerplimieten is om te voorkomen dat de piloot onbedoeld het vliegtuig overdrijft en overbelast tijdens normale manoeuvres.

Een goed ontworpen vliegtuig is stabiel en gemakkelijk te bedienen tijdens normaal manoeuvreren. Controle oppervlakte-ingangen veroorzaken beweging rond de drie rotatie-assen. De soorten stabiliteit die een vliegtuig vertoont, hebben ook betrekking op de drie rotatie-assen. [Figure 5-4]

5.1.3 Rolroeren #

Roll van rolroeren over de lengteas. De rolroeren zijn bevestigd aan de buitenste achterrand van elke vleugel en bewegen in de tegenovergestelde richting van elkaar. Ailerons zijn verbonden door kabels, bellcranks, katrollen en/of push-pull buizen met een bedieningswiel of stuurstick.

Als u het stuurwiel of de bedieningsstok naar rechts verplaatst, kan het rechter rolroer naar boven afbuigen en het linker rolroer naar beneden afbuigen. De opwaartse doorbuiging van het rechter rolroer vermindert de camber, wat resulteert in een verminderde lift op de rechtervleugel. De overeenkomstige neerwaartse afbuiging van het linker rolroer verhoogt de camber, wat resulteert in een verhoogde lift op de linkervleugel. De verhoogde lift op de linkervleugel en de verminderde lift op de rechtervleugel zorgt er dus voor dat het vliegtuig naar rechts rolt.

5.1.4 Ongewenste gier #

Omdat het naar beneden afgebogen rolroer meer lift produceert, zoals blijkt uit het verhogen van de vleugel, produceert het ook meer weerstand. Deze extra weerstand zorgt ervoor dat de vleugel iets vertraagt. Dit resulteert in het vliegtuig dat naar de vleugel giert, die een toename van de lift (en weerstand) had ervaren. Vanuit het perspectief van de piloten ligt de gier tegenover de richting van de bank. De ongunstige gier is het resultaat van differentiële weerstand en het kleine verschil in de snelheid van de linker- en rechtervleugel. [Figure 5-5]

Bij lage luchtsnelheden wordt ongunstige gier meer uitgesproken. Bij deze langzamere luchtsnelheden zijn de aerodynamische druk op stuuroppervlakken laag en zijn er grotere regelingangen nodig om het vliegtuig effectief te manoeuvreren. Als gevolg hiervan veroorzaakt de toename van de doorbuiging van een rolroer een toename van de ongunstige gier. De gier is vooral duidelijk in vliegtuigen met lange vleugels.

Toepassing van roer wordt gebruikt om ongunstige gier tegen te gaan. De hoeveelheid roercontrole die nodig is, is het grootst bij lage luchtsnelheden, hoge aanvalshoeken en bij grote doorbuigingen van rolroer. Zoals alle besturingsoppervlakken bij lagere luchtsnelheden, wordt de verticale stabilisator/roer minder effectief en vergroot het de controleproblemen die gepaard gaan met ongunstige gier.

Alle bochten worden gecoördineerd door gebruik te maken van rolroeren, roer en lift. Het uitoefenen van een rolroerdruk is noodzakelijk om het vliegtuig in de gewenste oeverhoek te plaatsen, terwijl gelijktijdige toepassing van de roerdruk nodig is om de resulterende ongunstige gier tegen te gaan. Bovendien, omdat er tijdens een bocht meer lift nodig is dan bij een rechte en niveauvlucht, moet de aanvalshoek (AOA) worden verhoogd door de tegendruk van de lift uit te oefenen. Hoe steiler de bocht, hoe meer liftdruk nodig is.

Naarmate de gewenste hoek van de oever wordt vastgesteld, moeten rolroer- en roerdruk worden versoepeld. Dit voorkomt dat de hoek van de oever toeneemt, omdat de stuurvlakken van het rolroer en het roer zich in een neutrale en gestroomlijnde positie bevinden. De tegendruk van de lift moet constant worden gehouden om de hoogte te behouden. De uitrol van een bocht is vergelijkbaar met de roll-in, behalve dat de vluchtbedieningen in de tegenovergestelde richting worden toegepast. Aileron en roer worden in de richting van de uitrol of in de richting van de hoge vleugel aangebracht. Naarmate de hoek van de oever afneemt, moet de tegendruk van de lift zo nodig worden versoepeld om de hoogte te behouden.

In een poging om de effecten van ongunstige gier te verminderen, hebben fabrikanten vier systemen ontwikkeld: differentiële rolroeren, frise-type rolroeren, gekoppelde rolroeren en roer, en flaperons.

Differentieelroeren met differentiële rolroeren, één rolroer wordt op een grotere afstand verhoogd dan de andere rolroer wordt verlaagd voor een gegeven beweging van het stuurwiel of stuurstick. Dit zorgt voor een toename van de weerstand op de dalende vleugel. De grotere weerstand is het gevolg van het afbuigen van het opwaartse rolroer op de dalende vleugel naar een grotere hoek dan het omlaag rolroer op de stijgende vleugel. Terwijl de ongunstige gier wordt verminderd, wordt deze niet volledig geëlimineerd. [Figure 5-6]

Frise-type rolroeren met een Frise-type rolroer, wanneer druk wordt uitgeoefend op het stuurwiel of stuurstick, draait het rolroer dat wordt opgeheven draait op een offset-scharnier. Dit projecteert de voorrand van het rolroer in de luchtstroom en creëert weerstand. Het helpt de weerstand die wordt gecreëerd door het verlaagde rolroer op de tegenoverliggende vleugel te egaliseren en vermindert de ongunstige gier. [Figure 5-7]

Het FRISE-type rolroer vormt ook een gleuf zodat de lucht soepel over het verlaagde rolroer stroomt, waardoor het effectiever wordt bij hoge

aanvalshoeken. Frise-type rolroeren kunnen ook zijn ontworpen om differentieel te functioneren. Net als het differentiële rolroer elimineert het FRISE-type rolroer de nadelige gier niet volledig. Gecoördineerde roertoepassing is nog steeds nodig waar rolroeren worden toegepast.

Gekoppelde rolroeren en roer Gekoppelde rolroeren en roer zijn gekoppelde bedieningselementen. Dit wordt bereikt met roer-aileron-interconnectveren, die helpen bij het corrigeren van rolroerweerstand door het roer automatisch af te buigen, terwijl de rolroeren worden afgebogen. Wanneer bijvoorbeeld het stuurwiel of de stuurknuppel wordt verplaatst om een linkerrol te produceren, trekt de verbindingskabel en veer op het linker roerpedaal net genoeg naar voren om te voorkomen dat de neus van het vliegtuig naar rechts giert. de uitgeoefende kracht

naar het roer door de veren kan worden overschreven als het nodig is om het vliegtuig te laten glijden. [Figure 5-8]

Flaperons Flaperons combineren beide aspecten van flappen en rolroeren. Naast het regelen van de oeverhoek van een vliegtuig zoals conventionele rolroeren, kunnen flaperons samen worden neergelaten om ongeveer hetzelfde te functioneren als een speciale set flappen. De piloot behoudt aparte bedieningselementen voor rolroeren en flappen. Een mixer wordt gebruikt om de afzonderlijke pilot-ingangen te combineren in deze enkele set besturingsoppervlakken die flaperons worden genoemd. Veel ontwerpen die flaperons bevatten, monteren de besturingsoppervlakken weg van de vleugel om ongestoorde luchtstroom te bieden bij hoge aanvalshoeken en/of lage luchtsnelheden. [Figure 5-9]

5.1.5 Lift #

De liftbediening toonhoogte rond de laterale as. Net als de rolroeren op kleine vliegtuigen, is de lift verbonden met de controlekolom in de cockpit door een reeks mechanische verbindingen. Achterwaartse beweging van de stuurkolom buigt de achterrand van het liftoppervlak af. Dit wordt meestal aangeduid als “UP “Elevator”. [Figure 5-10]

De opwaartse liftpositie verlaagt de camber van de lift en creëert een neerwaartse aerodynamische kracht, die groter is dan de normale staart-neerkracht die bestaat in rechte en vlakke vlucht. Het algehele effect zorgt ervoor dat de staart van het vliegtuig naar beneden beweegt en de neus omhoog gaat. Het pitching-moment vindt plaats rond het zwaartepunt (CG). De sterkte van het werpmoment wordt bepaald door de afstand tussen de CG en het horizontale staartoppervlak, evenals door de aerodynamische effectiviteit van het horizontale staartoppervlak. Het naar voren bewegen van de regelkolom heeft het tegenovergestelde effect. In dit geval neemt de liftcamber toe, waardoor er meer lift (minder staart-neerkracht) ontstaat op de horizontale stabilisator/lift. Dit beweegt de staart naar boven en gooit de neus naar beneden. Nogmaals, het pitching-moment vindt plaats rond de CG.

Zoals eerder vermeld in de dekking over stabiliteit, kracht, stuwkrachtlijn en de positie van de horizontale staartoppervlakken op het empennage zijn factoren in de lifteffectiviteit die de toonhoogte regelt. De horizontale staartoppervlakken kunnen bijvoorbeeld worden bevestigd in de buurt van het onderste deel van de verticale stabilisator, in het middelpunt of op het hoge punt, zoals in het T-staartontwerp.

T-staart In een T-staartconfiguratie bevindt de lift zich boven de meeste effecten van downwash uit de propeller, evenals luchtstroom rond de romp en/of vleugels tijdens normale vliegomstandigheden. De werking van de liften in deze ongestoorde lucht maakt controlebewegingen mogelijk die consistent zijn in de meeste vluchtregimes. T-staartontwerpen zijn populair geworden op veel lichte en grote vliegtuigen, vooral die met achterste rompmotoren omdat de T-staartconfiguratie de staart van de uitlaatstoot van de motoren verwijdert. Watervliegtuigen en amfibieën hebben vaak T-staarten om de horizontale oppervlakken zo ver mogelijk van het water te houden. Een bijkomend voordeel is verminderde trillingen en geluid in het vliegtuig.

Bij lage snelheden moet de lift op een T-staartvliegtuig door een groter aantal bewegingsgraden worden verplaatst om de neus een bepaald bedrag te verhogen dan op een conventioneel vliegtuig. Dit komt omdat het conventionele staartvliegtuig de neerwaartse spoeling van de propeller heeft die op de staart naar beneden duwt om te helpen bij het optillen van de neus.

Aangezien controles op vliegtuigen zo zijn gemanipuleerd dat toenemende controlekrachten nodig zijn voor een grotere stuurbeweging, zijn de krachten die nodig zijn om de neus van een T-staartvliegtuig op te heffen groter dan die voor een conventioneel staartvliegtuig. Longitudinale stabiliteit van een getrimd vliegtuig is hetzelfde voor beide soorten configuraties, maar de piloot moet zich ervan bewust zijn dat de vereiste regelkrachten groter zijn bij lage snelheden tijdens het opstijgen, landen of stallen dan voor vliegtuigen van vergelijkbare grootte die zijn uitgerust met conventionele staarten.

T-staartvliegtuigen vereisen ook aanvullende ontwerpoverwegingen om het probleem van flutter tegen te gaan. Omdat het gewicht van de horizontale oppervlakken zich aan de bovenkant van de verticale stabilisator bevindt, veroorzaakt de momentarm die ontstaat hoge belastingen op de verticale stabilisator, wat kan leiden tot flutter. Ingenieurs moeten dit compenseren door de ontwerpstijfheid van de verticale stabilisator te vergroten, meestal resulterend in een gewichtsstraf ten opzichte van conventionele staartontwerpen.

Wanneer u met een zeer hoge AOA vliegt met een lage luchtsnelheid en een AFT CG, kan het T-staartvliegtuig vatbaar zijn voor een diepe stalling. In een diepe stal wordt de luchtstroom over de horizontale staart bedekt door de verstoorde luchtstroom van de vleugels en de romp. In deze omstandigheden kan de lift- of stabilisatorbediening worden verminderd, waardoor het moeilijk is om van de stal te herstellen. Opgemerkt moet worden dat een AFT CG vaak een bijdragende factor is bij deze incidenten, aangezien vergelijkbare herstelproblemen ook worden gevonden bij conventionele staartvliegtuigen met een AFT CG. [Figure 5-11]

Aangezien vliegen op een hoge AOA met een lage luchtsnelheid en een achterste CG-positie gevaarlijk kan zijn, hebben veel vliegtuigen systemen om deze situatie te compenseren. De systemen variëren van

Controle stopt naar lift naar beneden veren. Een lift naar beneden helpt bij het verlagen van de neus van het vliegtuig om een stalling te voorkomen die wordt veroorzaakt door de achterste CG-positie. De kraam vindt plaats omdat het goed getrimde vliegtuig met de lift in een achterste rand naar beneden vliegt, waardoor de staart omhoog en de neus naar beneden dwingt. In deze onstabiele toestand, als het vliegtuig turbulentie ondervindt en verder vertraagt, positioneert het trimlipje de lift niet langer in de neus-omlaagpositie. De lift stroomlijnt dan en de neus van het vliegtuig steekt omhoog, wat mogelijk resulteert in een stalling.

De lift naar beneden veer produceert een mechanische belasting op de lift, waardoor deze naar de neus-omlaag positie beweegt, indien niet anders gebalanceerd. Het liftbekledingslipje balanceert de lift naar beneden om de lift in een getrimde positie te plaatsen. Wanneer het trimtabblad ineffectief wordt, drijft de neerwaartse veer de lift naar een neus-omlaagpositie. De neus van het vliegtuig daalt, de snelheid bouwt zich op en een stalling wordt voorkomen. [Figure 5-12]

De lift moet ook voldoende gezag hebben om de neus van het vliegtuig tijdens de roundout omhoog te houden voor een landing. In dit geval kan een voorwaartse CG een probleem veroorzaken. Tijdens de landingsflare wordt meestal het vermogen verminderd, wat de luchtstroom over het empennage vermindert. Dit, in combinatie met de verminderde landingssnelheid, maakt de lift minder effectief.

Zoals deze discussie aantoont, moeten piloten de juiste laadprocedures begrijpen en volgen, met name met betrekking tot de CG-positie. Meer informatie over het laden van vliegtuigen, evenals gewicht en balans, is opgenomen in hoofdstuk 9, Gewicht en balans.

5.1.6 Stabilator #

Zoals vermeld in hoofdstuk 2, vliegtuigstructuur, is een stabilisator in wezen een horizontale stabilisator uit één stuk die draait

vanaf een centraal scharnierpunt. Wanneer de controlekolom wordt teruggetrokken, verhoogt deze de stabilisatorrand van de stabilisatoren, waardoor de neus van het vliegtuig omhoog wordt getrokken. Als u de regelkolom naar voren duwt, wordt de achterrand van de stabilisator verlaagd en gooit de neus van het vliegtuig naar beneden.

Omdat stabilisatoren rond een centraal scharnierpunt draaien, zijn ze extreem gevoelig voor regelingangen en aerodynamische belastingen. Antiservo-tabs zijn opgenomen op de achterrand om de gevoeligheid te verminderen. Ze buigen in dezelfde richting als de stabilisator. Dit resulteert in een toename van de kracht die nodig is om de stabilisator te verplaatsen, waardoor deze minder vatbaar wordt voor door piloot veroorzaakte overcontrole. Bovendien wordt een balansgewicht meestal voor de hoofdspin opgenomen. Het evenwichtsgewicht kan in de empennage uitsteken of kan worden opgenomen op het voorste gedeelte van de stabilisatorpunten. [Figure 5-13]

5.1.7 Canard #

Het Canard-ontwerp maakt gebruik van het concept van twee hefoppervlakken, waarbij de canard fungeert als een horizontale stabilisator voor de hoofdvleugels. In feite is de canard een draagvlak dat lijkt op het horizontale oppervlak op een conventioneel achterstaartontwerp. Het verschil is dat de canard daadwerkelijk de neus omhoog maakt en de neus omhoog houdt, in tegenstelling tot het achterstaartontwerp dat neerwaartse kracht op de staart uitoefent om te voorkomen dat de neus naar beneden draait. [Figure 5-14]

Het Canard-ontwerp dateert uit de Pioneer Days of Aviation, met name gebruikt op de Wright Flyer. Onlangs is de Canard-configuratie weer aan populariteit herwonnen en verschijnt het op nieuwere vliegtuigen. Canard-ontwerpen omvatten twee soorten: één met een horizontaal oppervlak van ongeveer dezelfde grootte als een normale achterstaart

ontwerp, en de andere met een oppervlak van dezelfde geschatte grootte en vleugelprofiel van de achterste vleugel die bekend staat als een tandemvleugelconfiguratie. Theoretisch wordt de canard als efficiënter beschouwd, omdat het gebruik van het horizontale oppervlak om het gewicht van het vliegtuig te helpen opheffen, zou leiden tot minder weerstand voor een bepaalde hoeveelheid lift.

5.1.8 Roer #

Het roer regelt de beweging van het vliegtuig rond zijn verticale as. Deze beweging wordt gier genoemd. Net als de andere primaire besturingsoppervlakken is het roer een beweegbaar oppervlak dat scharniert aan een vast oppervlak, in dit geval aan de verticale stabilisator of vin. Het bewegen van het linker of rechter roerpedaal bestuurt het roer.

Wanneer het roer in de luchtstroom wordt afgebogen, wordt in de tegenovergestelde richting een horizontale kracht uitgeoefend. [Figure 5-15] Door op het linkerpedaal te duwen, beweegt het roer naar links. Dit verandert de luchtstroom rond de verticale stabilisator/roer en creëert een

Zijwaartse lift die de staart naar rechts beweegt en de neus van het vliegtuig naar links slingert. De effectiviteit van het roer neemt toe met de snelheid; Daarom kunnen grote doorbuigingen bij lage snelheden en kleine doorbuigingen bij hoge snelheden nodig zijn om de gewenste reactie te geven. In door propellers aangedreven vliegtuigen verhoogt elke slipstream die over het roer stroomt de effectiviteit ervan.

V-staart Het V-staartontwerp maakt gebruik van twee schuine staartoppervlakken om dezelfde functies uit te voeren als de oppervlakken van een conventionele lift- en roerconfiguratie. De vaste oppervlakken fungeren als zowel horizontale als verticale stabilisatoren. [Figure 5-16]

De beweegbare oppervlakken, die gewoonlijk roerdervators worden genoemd, zijn verbonden via een speciale koppeling waardoor het stuurwiel beide oppervlakken tegelijkertijd kan bewegen. Aan de andere kant beweegt de verplaatsing van de roerpedalen de oppervlakken differentieel, waardoor de directionele controle wordt geboden.

Wanneer zowel het roer- als de liftbediening door de piloot worden verplaatst, verplaatst een controlemixmechanisme elk oppervlak de juiste hoeveelheid. Het besturingssysteem voor de V-staart is complexer dan nodig is voor een conventionele staart. Bovendien is het V-staartontwerp vatbaarder voor Nederlandse roltendensen dan een conventionele staart, en is de totale vermindering van de weerstand minimaal.

5.1.9 Secundaire vluchtcontroles #

Secundaire vluchtbesturingssystemen kunnen bestaan uit vleugelflappen, geavanceerde apparaten, spoilers en trimsystemen.

5.1.10 kleppen #

Flappen zijn de meest voorkomende high-lift apparaten die in vliegtuigen worden gebruikt. Deze oppervlakken, die aan de achterrand van de vleugel zijn bevestigd, verhogen zowel de lift als de geïnduceerde weerstand voor een bepaalde AOA. Flappen maken een compromis mogelijk tussen hoge kruissnelheid en lage landingssnelheid, omdat ze indien nodig kunnen worden verlengd en in de vleugelstructuur kunnen worden teruggetrokken wanneer ze niet nodig zijn. Er zijn vier veelvoorkomende soorten flappen: effen, gespleten, sleuven en Fowler-flappen. [Figure 5-17]

De effen flap is de eenvoudigste van de vier soorten. Het verhoogt de camber van het vleugelprofiel, wat resulteert in een significante toename van de liftcoëfficiënt (CL) bij een gegeven AOA. Tegelijkertijd verhoogt het de luchtweerstand aanzienlijk en beweegt het het drukcentrum (CP) naar achteren op het vleugelprofiel, wat resulteert in een nose-down pitching-moment.

De gespleten flap wordt afgebogen van het onderste oppervlak van het vleugelprofiel en produceert een iets grotere toename van de lift dan de gewone flap. Er wordt meer weerstand gecreëerd vanwege het turbulente luchtpatroon dat achter het vleugelprofiel wordt geproduceerd. Wanneer ze volledig zijn uitgeschoven, produceren zowel effen als gespleten flappen een hoge weerstand met weinig extra lift.

De meest populaire flap op vliegtuigen van vandaag is de sleufklep. Variaties van dit ontwerp worden gebruikt voor kleine vliegtuigen, maar ook voor grote. Sleufflappen verhogen de liftcoëfficiënt aanzienlijk meer dan gewone of gespleten flappen. Op kleine vliegtuigen bevindt het scharnier zich onder het onderste oppervlak van de flap, en wanneer de flap wordt neergelaten, vormt zich een kanaal tussen de flap goed in de vleugel en de voorrand van de flap. Wanneer de sleufklep wordt neergelaten, wordt lucht met hoge energie van het onderoppervlak naar het bovenoppervlak van de flappen geleid. De lucht met hoge energie uit de sleuf versnelt de grenslaag van de bovenoppervlakte en vertraagt de luchtstroomscheiding, waardoor een hogere CL wordt verkregen. De sleufklep produceert dus een veel grotere toename van de maximale liftcoëfficiënt (Cl-max) dan de effen of gespleten flap. Hoewel er veel soorten sleufflappen zijn, hebben grote vliegtuigen vaak dubbele en zelfs drievoudige sleufflappen. Deze maken de maximale weerstand mogelijk zonder de luchtstroom over de flappen die de lift die ze produceren scheiden en vernietigen.

Fowler flappen zijn een soort sleufklep. Dit flapontwerp verandert niet alleen de camber van de vleugel, het vergroot ook het vleugeloppervlak. In plaats van op een scharnier naar beneden te draaien, schuift het naar achteren op sporen. In het eerste deel van de extensie verhoogt het de weerstand heel weinig, maar verhoogt de lift een groot deel omdat het zowel het gebied als de camber vergroot. Naarmate de verlenging doorgaat, buigt de flap naar beneden. Tijdens het laatste deel van zijn reis verhoogt de flap de weerstand met weinig extra lift.

5.1.11 Leading edge-apparaten #

High-Lift apparaten kunnen ook worden toegepast op de voorrand van het vleugelprofiel. De meest voorkomende typen zijn vaste sleuven, beweegbare lamellen, leading edge flappen en manchetten. [Figure 5-18]

Vaste sleuven leiden de luchtstroom naar het bovenste vleugeloppervlak en vertragen de luchtstroomscheiding bij hogere aanvalshoeken. De sleuf verhoogt de vleugelcamber niet, maar laat een hogere maximale CL toe omdat de stal wordt vertraagd totdat de vleugel een grotere AOA bereikt.

Beweegbare lamellen bestaan uit voorrandsegmenten, die op sporen bewegen. Bij lage aanvalshoeken wordt elke lat vlak tegen de voorrand van de vleugels gehouden door de hoge druk die zich vormt aan de voorrand van de vleugels. Naarmate de AOA toeneemt, beweegt het hogedrukgebied naar achteren onder het onderste oppervlak van de vleugel, waardoor de lamellen naar voren kunnen bewegen. Sommige lamellen worden echter door een piloot bediend en kunnen bij elke AOA worden ingezet. Door een lat te openen, kan de lucht onder de vleugel over het bovenoppervlak van de vleugels stromen, waardoor de scheiding van de luchtstroom wordt vertraagd.

Leading edge flappen, zoals achterrandflappen, worden gebruikt om zowel CL-MAX als de camber van de vleugels te vergroten. Dit type leading edge-apparaat wordt vaak gebruikt in combinatie met de flappen van de achterrand en kan de door de laatste geproduceerde beweging van de neus naar beneden verminderen. Zoals het geval is bij de flappen van de trailing edge, verhoogt een kleine verhoging van de voorrandflappen de lift in veel grotere mate dan de weerstand. Naarmate grotere hoeveelheden flappen worden verlengd, neemt de weerstand toe met een grotere snelheid dan liften.

Leading edge manchetten, zoals leading edge flappen en achterrandflappen worden gebruikt om zowel de CL-max als de camber van de vleugels te vergroten. In tegenstelling tot leading edge flappen en achterrandflappen, zijn voorrandmanchetten vaste aerodynamische apparaten. In de meeste gevallen verlengen voorrandmanchetten de voorrand naar beneden en naar voren. Dit zorgt ervoor dat de luchtstroom beter hecht aan het bovenoppervlak van de vleugel bij hogere aanvalshoeken, waardoor de sluiersnelheid van het vliegtuig wordt verlaagd. De vaste aard van leading edge-manchetten onttrekt een penalty in de maximale luchtsnelheid van cruise, maar recente ontwikkelingen in ontwerp en technologie hebben deze boete verminderd.

5.1.12 Spoilers #

Gevonden op veel zweefvliegtuigen en sommige vliegtuigen, worden apparaten met een hoge luchtweerstand, spoilers genaamd, vanaf de vleugels ingezet om de soepele luchtstroom te bederven, waardoor de lift wordt verminderd en de weerstand wordt verhoogd. Op zweefvliegtuigen worden spoilers meestal gebruikt om de afdalingssnelheid te regelen voor nauwkeurige landingen. Op andere vliegtuigen worden spoilers vaak gebruikt voor rolcontrole, waarvan een voordeel is dat er een ongunstige gier wordt geëlimineerd. Om bijvoorbeeld naar rechts af te slaan, wordt de spoiler op de rechtervleugel verhoogd, waardoor een deel van de lift wordt vernietigd en aan de rechterkant meer weerstand ontstaat. De rechtervleugel valt en de vliegtuigen banken en gieren naar rechts. Door spoilers op beide vleugels tegelijkertijd in te zetten, kan het vliegtuig afdalen zonder snelheid te winnen. Spoilers worden ook ingezet om de grondrol te verminderen na de landing. Door de lift te vernietigen, dragen ze gewicht over naar de wielen, waardoor de effectiviteit van het remvermogen wordt verbeterd. [Figure 5-19]

5.1.13 Trimsystemen #

Hoewel een vliegtuig kan worden gebruikt in een breed scala aan attitudes, luchtsnelheden en vermogensinstellingen, kan het worden ontworpen om hands-off te vliegen binnen slechts een zeer beperkte combinatie van deze variabelen. Trimsystemen worden gebruikt om de piloot te ontlasten van de noodzaak om constante druk op de vluchtbesturingen te houden, en bestaan meestal uit cockpitbesturingen en kleine scharnierende apparaten die aan de achterrand van een of meer van de primaire vluchtbesturingsoppervlakken zijn bevestigd. Ontworpen om de werklast van piloten te minimaliseren, trimsystemen te helpen de beweging en positie van het vluchtbedieningsoppervlak waaraan ze zijn bevestigd, aerodynamisch te helpen. Veelvoorkomende soorten trimsystemen zijn onder andere trim

Tabs, balanstabs, antiservo-tabs, grondverstelbare lipjes en een verstelbare stabilisator.

5.1.14 Trim-tabs #

De meest voorkomende installatie op kleine vliegtuigen is een enkel trim-tabblad dat aan de achterrand van de lift is bevestigd. De meeste trimtabs worden handmatig bediend door een klein, verticaal gemonteerd stuurwiel. In sommige vliegtuigen kan echter een trim-slinger worden gevonden. De flight deck-bediening bevat een indicator voor de positie van het trimtabblad. Door de trimregeling in de volledige neus-omlaagpositie te plaatsen, wordt het trimlipje naar de volledige opwaartse positie gebracht. Met het trimlipje omhoog en in de luchtstroom, heeft de luchtstroom over het horizontale staartoppervlak de neiging om de achterrand van de lift naar beneden te forceren. Dit zorgt ervoor dat de staart van het vliegtuig omhoog beweegt en de neus naar beneden beweegt. [Figure 5-20]

Als het trimtabblad in de volledige neus omhoog staat, beweegt het lipje naar de volledige neerwaartse positie. In dit geval raakt de lucht die onder het horizontale staartoppervlak stroomt het lipje en dwingt de achterrand van de lift omhoog, waardoor de liften AOA worden verminderd. Dit zorgt ervoor dat de staart van het vliegtuig naar beneden beweegt en de neus omhoog beweegt.

Ondanks de tegengestelde richtingsbeweging van het trim-tabblad en de lift, is de controle van de trim natuurlijk voor een piloot. Als de piloot een constante tegendruk moet uitoefenen op een controlekolom, is de noodzaak van een neus-omhoog trim aangegeven. De normale trimprocedure is om door te gaan met trimmen totdat het vliegtuig in evenwicht is en de neuszware toestand niet langer zichtbaar is. Piloten stellen normaal gesproken eerst de gewenste kracht, toonhoogte en configuratie vast en trimmen vervolgens het vliegtuig om de controledruk te verlichten die voor die vluchtconditie kan bestaan. Elke keer dat de stroom-, pitch-attitude of configuratie wordt gewijzigd, verwacht dan dat heruitsnijding nodig zal zijn om de controledruk voor de nieuwe vluchtconditie te verlichten.

5.1.15 Balanstabs #

De stuurkrachten kunnen in sommige vliegtuigen te hoog zijn en, om ze te verminderen, kan de fabrikant balanceerlipjes gebruiken. Ze zien eruit als siertabbladen en scharnieren op ongeveer dezelfde plaatsen als trimvlakken. Het essentiële verschil tussen de twee is dat het balanceerlipje is gekoppeld aan de stang van het stuuroppervlak, zodat wanneer het primaire stuuroppervlak in elke richting wordt verplaatst, het lipje automatisch in de tegenovergestelde richting beweegt. De luchtstroom die op het lipje raakt, compenseert een deel van de luchtdruk tegen het primaire stuuroppervlak en stelt de piloot in staat om gemakkelijker te bewegen en het bedieningsoppervlak in positie te houden.

Als de koppeling tussen het balanstabblad en het vaste oppervlak instelbaar is vanaf de cockpit, fungeert het lipje als een combinatie trim en balans tab die kan worden aangepast aan elke gewenste doorbuiging.

5.1.16 Antiservo-tabs #

Antiservo-tabs werken op dezelfde manier als balanstabs, behalve dat ze in plaats van in de tegenovergestelde richting te bewegen in dezelfde richting bewegen als de achterrand van de stabilisator. Naast het verminderen van de gevoeligheid van de stabilisator, functioneert een antiservo-lipje ook als een trimapparaat om de controledruk te verlichten en de stabilisator in de gewenste positie te houden. Het vaste uiteinde van de koppeling bevindt zich aan de andere kant van het oppervlak van de hoorn op het lipje; Wanneer de achterrand van de stabilisator omhoog beweegt, dwingt de koppeling de achterrand van het lipje omhoog. Wanneer de stabilisator naar beneden beweegt, beweegt het lipje ook naar beneden. Omgekeerd bewegen trim tabs op liften tegenover het bedieningsoppervlak. [Figure 5-21]

5.1.17 Grond verstelbare lipjes #

Veel kleine vliegtuigen hebben een niet-beweegbaar metalen trimlipje op het roer. Deze tab is in de ene of de andere richting gebogen terwijl hij op de grond is om een trimkracht uit te oefenen op het roer. De juiste verplaatsing wordt bepaald door vallen en opstaan. Meestal zijn kleine aanpassingen nodig totdat het vliegtuig tijdens de normale kruisvlucht niet meer naar links of rechts slipt. [Figure 5-22]

5.1.18 Verstelbare stabilisator #

In plaats van een beweegbaar lipje aan de achterrand van de lift te gebruiken, hebben sommige vliegtuigen een instelbare stabilisator. Met deze opstelling draaien de koppelingen de horizontale stabilisator rond de achterste spar. Dit wordt bereikt door gebruik te maken van een schroefdraad die op de voorrand van de stabilisator is gemonteerd. [Figure 5-23]

Op kleine vliegtuigen wordt de jackscrew kabel bediend met een trimwiel of slinger. Op grotere vliegtuigen is het motor aangedreven. Het trimeffect en de cockpit-indicaties voor een instelbare stabilisator zijn vergelijkbaar met die van een trimlipje.