Kurvenflug

[Der_Physiker]

Sehr schöne Erklärung:

guckst du

[robi]

hab ich auch schon gefunden,

aber dort steht auch, dass die horizontalen Kräfte das Flugzeugzeug auf eine Kreisbahn lenken, was aber ziemlich unexakt ist, weil mal angenommen
der Auftrieb steigt, würde das Flugzeug entsprechend dem resultierenden Vektor, schräg nach oben parallel zur Flugrichtung steigen (mal von neg. Wendemoment usw. abgesehen).
Aber denk ich hab es nun verstanden.

[Der_Physiker]

Wir gehen davon aus, daß Seiten- und Höhenruder NICHT benutzt werden sollen, denn eine koordinierte Kurve lässt sich viel einfacher verstehen, weil die Abläufe "logisch" erscheinen (und sind).

In einer eingeleiteten Kurve ist es auch völlig egal, wie die Querruder ausgeführt sind. Ob differenziert oder nicht spielt keine Rolle. Man bedenke an der Stelle, daß auch schon Flugzeuge ohne differenzierte Querruder geflogen sind, und man konnte mit denen auch saubere Kurven fliegen. Die Differenzierung der Querruder dient der "Lenkkraft"reduzierung.

Warum beginnt jetzt das Flugzeug eine Kreisbahn? Fangen wir vorne an: bedient man nur das Querruder, so stellt sich eine Schräglage ein. Wir vernachlässigen negative Rollmomente, Effekte von unterschiedlichen Querruderbauformen, weil all das in einem stabilen Kurvenflug schlicht keine Rolle spielt. Betrachtet man jetzt nur die Flächen, so würde sich in der Tat keine Kurve einstellen, sondern die Flächen bewegen sich seitwärts und verlieren an Höhe. Genau durch diese Bewegung, nämlich die Seitwärtsbewegung, wird nun das Seitenleitwerk seitlich angeblasen und steht dem als Widerstand entgegen. Wenn man so will, hat das Seitenleitwerk dadurch einen Anstellwinkel gegenüber der Luft, was einen Auftrieb erzeugt. Dies schiebt nun am langen Hebel das Flugzeug um die Kurve. Unterstützen lässt sich das Ganze natürlich, indem am Höhenruder noch Abtrieb erzeugt wird, also gezogen wird.

Grüße, der_Physiker


edit: Etwas Kleines korrigiert. Es hatte schon jemand geschrieben, daß das Seitenruder ja Auftrieb erzeugt, das hatte ich falsch verstanden und dann selbst auch geschrieben. Denn für den Fall stimmt es ja, daß das an sich profillose Seitenruder Auftrieb erzeugt.

[EDML]

Gute Erklärung - dennoch glaube ich, daß die Differenzierung der Querruder den größten Einfluß hat.

Gründe:
- Während eines stabilen Kurvenflugs sind keine Ruder und keine Unterstützung nötig - das Flugzeug fliegt die Kurve ohne Ruderausschläge stabil und sauber weiter.

- Wenn erst eine Drehung um die Hochachse da ist, kommt der Effekt des Seitenruders nicht zum tragen.

- Die Drehung um die Hochachse erfolgt durch die Widerstandsverhältnisse an den Querrudern unmittelbar und gleichzeitig mit der Aufnahme der Schräglage

Die Differenzierung der Querruder verringert übrigens die Ruderkräfte NICHT - sie dient dazu, das negative Wenderollmoment zu unterdrücken. Dieses würde nämlich zu einer Drehung um die Hochachse aus der Kurve heraus führen.

Bei Jets (und ein paar wenigen anderen Flugzeugen) verwendet man deshalb Spoiler, die ausschließlich über den Widerstand funktionieren und daher kein negatives Wenderollmoment kennen.

Gruß, Marcus

[EDML]

Hier ist das Prinzip der Differenzierung schön erklärt:

http://en.wikipedia.org/wiki/Adverse_yaw

Gruß, Marcus

[Der_Physiker]

Hallo EDML,

natürlich sind von technischer Seite her Differenzierung nötig, so wie man die V-Stellung benutzt, um das Fliegen zu vereinfachen und einen saubereren Flug zu ermöglichen. Insbesondere also zum Einleiten der Kurve, und um hier das negative Rollmoment abzuschwächen. Da hast du recht, das ist eher wichtiger als die Verringerung der Steuerkräfte. Aber wenn man vom allereinfachsten Fall ausgeht, um nur die Physik zu erklären, also ein totalsymmetrisches Profil, keine Schränkungen und insbesondere keine V-Stellung der Flächen, dann sollte das Flugzeug im Kurvenflug verbleiben ohne daß zusätzliche Ruderausschläge nötig sind. Zumindest die Kraftvektoren sagen das voraus. Oder hab ich was übersehen? Daß der Kurvenflug nicht besonders hübsch ist, steht an anderer Stelle, das Flugzeug verliert an Höhe und schiebt wie doof. Dennoch wird es auf eine Kreisbahn gezwungen, das war das Gefragte.

Eine Koordinierung erfolgt nun durch einen gleichsinnigen Seitenruderausschlag, dadurch wird der seitwärts gerichtete Auftrieb am Seitenleitwerk vergrößert. Gleichzeitig wird am Höhenruder gezogen, was die Höhe stabilisiert. Der Teil ist aber schon Allen klar denke ich...

Grüße, der_Physiker