Einsatz der Querruder und Spoiler

[StickShaker]

Servus,

 

nachdem ich längere Zeit unregistriert eure Beiträge verfolgt habe, würde ich gerne eine Frage stellen, auf die ich unter Google, SuFu etc. keine Antwort finden konnte, die ich wirklich verstehe.

 

Kurz zu mir: bin 27 Jahre alt und komme aus der Nähe von Düsseldorf. Aufgrund meiner wirklich schlechten Sehleistung hatte sich jeder ernsthafte Gedanke, eine Pilotenausbildung anzustreben, früh erledigt. Das Interesse an Flugzeugen ist dennoch geblieben. Allerdings kann mein "Wissen" nicht mit dem mithalten, was bei den meisten Usern hier Standard ist und meine Frage gehört wohl zu den absoluten Basics. Ich sollte es eigentlich wissen, da ich mich nicht erst seit gestern mit dem Thema "Fliegen" beschäftige. Wäre sehr dankbar, wenn sich jemand die Mühe machen würde, es mir zu erklären.

 

 

Die Frage bezieht sich auf den Einsatz der Querruder und Spoiler bei Airlinern:

 

Soweit ich weiß, setzt man die äußeren Querruder nur bei niedrigen Geschwindigkeiten ein, wie sie beispielsweise im Endanflug anliegen. Fliegt man schneller, übernehmen die Spoiler deren Fuktion. Bewegt man beim Fliegen von Hand Steuerhorn/Sidestick nach rechts od links, fahren auf der jeweiligen Seite die Spoiler aus - je weiter, desto mehr reduziert sich der Auftrieb der Tragfläche und diese senkt sich. Ist dies überhaupt richtig? Und wann bzw wie setzt man dann die Ruder ein? Oder ergänzen diese unterhalb betimmter Geschwindigkeiten die Spoiler nur?

 

Bei meinen letzten Flügen nach Amerika bin ich oft mit B763 geflogen. Dabei fiel mir auf, dass die Boeing auch über innere, kleinere Querruder verfügt. Jedanfalls habe ich sie für Querruder gehalten, da sie auch nach unten ausschlagen können. Wenn ich nicht komplett falsch liege, haben andere Muster, wie A320, diese Ruder nicht. Heißt das, dass verschiedene Flugzeugtypen da ganz unterschiedich arbeiten? Also nur Ruder oder Spoiler plus Ruder für das Steuern um die Querachse...?

 

Ich verstehe da gerade wirklich gar nichts. Würde mich freuen, wenn jemand das, was ich da oben wahrscheinlich komplett durcheinander geschmissen habe kurz für mich aufräumen würde.

 

Schonmal Danke im Voraus!

 

Martin

[FalconJockey]

Hallo Unbekannt!

 

Willkommen im Forum! Deine Fragen sind ganz und gar nicht doof, sie werden Dir sicher beantwortet werden. Setz' doch noch Deinen realen Vornamen unter den Beitrag und schon bist Du 100% im gruenen Bereich.

[StickShaker]

Sorry, das hätte ich tun sollen. Hab`s grad vergessen... Freue mich auf eure Antworten!

 

Martin

[FalconJockey]

Hallo Martin,

 

dann will ich mal anfangen, die Kollegen werden das sicher noch ergaenzen.

 

Bei vielen Airlinern werden in der Tat aber einer bestimmten Geschwindigkeit nicht mehr die eigentlichen Querruder ausgelenkt, sondern die Spoiler auf der Tragflaechenoberseite ausgefahren ("spoileron").

Wie Du richtig bemerkt hast, haben manche Typen noch ein inneres Querruder relativ nahe am Rumpf, die ebenfalls nur ab einer gewissen Geschwindigkeit und ab einem gewissen Lenkerausschlag genutzt werden. Darum heissen die "inboard aileron" oder "high speed aileron". Wahrscheinlich ist das dafuer gut, dass man im Reiseflug feiner lenken kann und dabei weniger Widerstand erzeugt. Das sollen aber mal die Kollegen naeher ausfuehren, die eine Maschine mit solchen Rudern fliegen.

 

Das Seitenruder nutzen wir in den groesseren Maschinen fast gar nicht mehr, weil es per Yaw Damper automatisch gelenkt wird, um koordinierte Kurven zu fliegen. Am besten suchst Du mal nach dem Begriff "yaw damper".

[StickShaker]

Hallo Andreas,

 

danke Dir erstmal für die schnelle Antwort!

 

Mit meinen Vermutungen lag ich also nicht komplett falsch. Das mit dem "yaw damper" interessiert mich - werde da auf jeden Fall nachschauen.

 

Gruss,

 

Martin

[flowmotion]

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Bearbeitet 2. Oktober 2019 von flowmotion

[Volume]

Hallo Martin,

 

guckst du auch mal Hier und Hier ab Post 1092.

 

Im Landeanflug braucht man allen Auftrieb den der Flieger hergibt, daher sind Spoiler als alleinige Querrudersteuerung nicht so gut geeignet, da sie ja (wie gesagt) Auftrieb zerstören. Querruder sind da in etwa neutral (erhöhen auf einer und reduzieren auf der anderen Seite). Trotztdem gibt es sowas, z.B. bei der Beechjet 400, da sind die Querruder fix und es wird nur mit Spoilern um die Längsachse gesteuert.

 

Gruß

Ralf

[StickShaker]

Danke für eure Erklärungen und den Link! Ich denke, ich hab das soweit verstanden... War ein wenig überrascht als ich während meiner letzten Flüge auf die Tragflächen schaute und feststellte, dass sich da Teile bewegen, dren Funktion mir in dieser Phase des Flugs nicht bekannt waren. Aber jetzt machts auch Sinn!

 

Danke und Grüße,

 

Martin

[PeterH]

Die Drehmomente dieser verschiedenen "Klappen" ergeben sich ja aus der dort angreifenden Kraft *mal* dem Hebelarm. Bei hoher Geschwindigkeit wird die Kraft an den Steuerflächen SEHR gross, daher hält man das Drehmoment durch den kurzen Hebelarm der inneren "Klappen" in handhabbaren Grenzen.

 

Reine Querruder haben ein negatives Wendemoment: Der beim Rollen um die Längsachse obere Flügel bleibt wegen des höheren induzierten Widerstandes hinter dem unteren Flügel zurück. Da sind (Flight)Spoiler vorteilhafter, sie erzeugen auch am unteren Flügel höheren Widerstand, das negative Wendemoment wird weitgehend reduziert - tatsächlich werden Querruder und Flightspoiler je nach Geschwindigkeit passend gemeinsam benutzt.

 

Wäre auch für Kleinflugzeuge eine gute Idee - leider aber vernichten Spoiler sehr viel Auftrieb und die Geschwindigkeiten der Kleinflugzeuge sind vergleichsweise gering. Darum bleibt's bei Cessnas & Co bei den Querrudern.

 

Wenn ein grosser Jet am Boden ist, werden die Groundspoiler benutzt - die Riesenbretter vernichten wirksam jeden Restauftrieb und bremsen kräftig.

 

Viele Grüsse

Peter

[Volume]

Wäre auch für Kleinflugzeuge eine gute Idee - leider aber vernichten Spoiler sehr viel Auftrieb und die Geschwindigkeiten der Kleinflugzeuge sind vergleichsweise gering. Darum bleibt's bei Cessnas & Co bei den Querrudern.

Wie schon gesagt, bei Fly-by-Wire easy zu bewerkstelligen, aber bau mal so eine Spoilermechanik rein mit Hebeln und Stangen. Das wäre technisch ziemlich aufwändig und anfällig für Spiel. Ausserdem wollen die Spoiler von sich aus ca. 5° ausfahren, der Kraftverlauf am Knüppel wäre daher ausgesprochen unharmonisch, oder man müsste mit starken Zentrierfedern eine Charakteristik "hinzaubern" die nicht viel Fluggefühl vermitteln würde.

 

Der beim Rollen um die Längsachse obere Flügel bleibt wegen des höheren induzierten Widerstandes hinter dem unteren Flügel zurück.

Genau!!! In sehr vielen "Lehr"büchern wird dieses physikalische Phänomen falsch beschrieben. Das negative Wendemoment kommt fast ausschließlich aus dem induzierten Widerstand, und ist damit auch mit differenzierten Querrudern nie ganz wegzubekommen. Wenn immer ich am Auftrieb was ändere, ändere ich zwangsläufig den Widerstand. Wenn immer ich eine Rollbewegung durch Auftriebsdifferenz erzeuge, erzeuge ich auch ein Giermoment. Ich kann es allenfalls durch künstliche Widerstandserhöhung (bei sehr großen negativen Ausschlägen mit Strömungsablösung auf der Unterseite oder mit Spoilern) ausgleichen, aber nie wegbekommen. Um die Nullage ist es immer da.

 

Gruß

Ralf

[fm70]

Wie schon gesagt, bei Fly-by-Wire easy zu bewerkstelligen, aber bau mal so eine Spoilermechanik rein mit Hebeln und Stangen.

Grundsätzlich geht es wohl doch: Immerhin wurde die Eta (Segelflugzeug), mindestens das Exemplar von Grosse, nachträglich mit Spoilern am Aussenflügel ausgerüstet, die ein Giermoment erzeugen und so das Einkreisen unterstützen. Gerüchten zufolge soll dieser Spoiler elektrisch angetrieben sein. (Quelle: Klatsch und Tratsch)

 

Für normalbudgetkompatible Flugzeuge und wohl überhaupt für Flugzeuge mit kürzeren Flügeln stehen wohl Aufwand und Ertrag in einem schlechten Verhältnis. Und für irgendwas hat der Pilot ja auch noch zwei Füsse.

[Volume]

...nachträglich mit Spoilern am Aussenflügel ausgerüstet, die ein Giermoment erzeugen und so das Einkreisen unterstützen.

Ja, das haben die Nimbusse seit dem 3er auch, aber das sind mit dem Seitenruder gekoppelte Gierspoiler, keine Rollspoiler. Beim Dreiernimbus werden sie mit einem Stahlseil (engl. Wire, also ein "Fly-by-Wire" :D ) raus- und mit einer Feder reingezogen. Sie werden erst auf dem letzten Drittel Seitenruder aktiv, bis dahin hängt das Kabel schlaff in der Landschaft rum. Somit hat man um die Nullage ein sauberes aerodynamisches Fluggefühl, und wenn Seitenrudertreten ohnehin schon zum Kraftsport wird, dann kommt auf dem letzten Bischen noch die Feder und die Spoilerkraft dazu. Weil das Seil bisweilen schlaff rumhängt, verknotet sich bei böigem schonmal der Karabiner an der Trennstelle zum Aussenflügel, dann fliegt sich das Teil noch besch**** als sowieso schon. Der halb ausgefahrene Spoiler unterstützt dann wenigstens den Wunsch des Piloten baldmöglichst zu landen. Alles andere als eine durchdachte Konstruktion...

 

Da war wohl der Gierspiler bei der Horten IV besser, aber das ist ja auch schon 70 Jahre her...

 

Und für irgendwas hat der Pilot ja auch noch zwei Füsse.

Genau.

 

Gruß

Ralf

[fm70]

aber das sind mit dem Seitenruder gekoppelte Gierspoiler, keine Rollspoiler.

Klar, es ging mir nur um die Machbarkeit.

 

Für den Rest Deines Beitrags: :)