Seitenrudersteuerung

[Heizer Maddin]

Ich habe letzten mal wieder eine N24 Dokumentation gesehen, bei der ich mich sehr gewundert habe. Dabei ging es um einen Flugzeugabsturz eines A300 in New York zwei Monate nach den Terroranschlägen. Nachdem Start soll auf Grund aggressiver Seitenruderbetätigungen die Seitenflosse abgerissen sein. In dieser Dokumentation wurde erklärt dass man die Pedale um 10 cm am Boden und um 4 cm in der Luft bewegen muss, um einen Vollausschlag zu erreichen.
Was mich jetzt wundert ist: Umso schneller ich mich mit dem Flugzeug bewege, umso größer wird auch die Steuerwirkung des Seitenruders. Also bräuchte ich es immer weniger zu betätigen. Warum wird aber dann der Betätigungsweg mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner? Vielleicht habe ich jetzt auch einen Denkfehler, aber dann könnt ihr mich ja berichtigen.
Ich glaube zu wissen, dass bei Militärjets das Seitenruder mit zunehmender Geschwindigkeit immer weniger ausschlägt.

 

[Fw 200 Condor]

Moin Maddin,

Da hast Du recht. Wie das nun beim A300 genau aussieht, muß ich erst nachschauen. Bei der A320 Familie ist der Rudder Travel Limiter aktiv - und der verringert die Ruderausschläge bei großen Geschwindigkeiten.
Soviel ich die Berichte über den New York Absturz verstanden habe, war der Flieger ja kurz nach dem Start im Steigflug. Möglicherweise war da die Fluggeschwindigkeit noch so gering, das Vollausschläge möglich waren - und so das Verhängnis seinen Lauf nehmen konnte.

 

[connieflyer]

HEI,
beim A300 gab es 2 verschiedene System der Ruderbegrenzung.
Die alte Ausführung verringerte den Ausschlag indem ein Hydraulikzylinder
ein V-förmiges Bauteil Richtung Rudermechanik bewegte und dadurch den Weg
begrenzte.
Das andere Sytem änderte das Verhältnis des Eingansignales zur Powerunit
in der Art, dass bei gelichem Eingang der Ausschalg des Ruders geringer war.
Beim ersten System wurden die Piloten irritiert weil der Pedalweg mechanisch verringert wurde. Man "trat" gegen einen festen Anschlag.
Das andere Sytem erlaubte immer Vollausschläge an den Pedalen und der Ruderausschlag verringerte sich je schneller das Flugzeug flog.
Zu dem Vorfall war es wohl so, dass Vollauschläge möglich waren auf Grund der relativ geringen Speed.
Diese Art zu steuern war im Operation Manual jedoch ausdrücklich untersagt.
Erschwerend kommt hinzu, dass das AC in eine Wirbelschleppe eines vorausfleigenden Flugzeuges kam
Gruss
Gordon

 

[tigerstift]

hey,

hier ein paar weiterführende infos

http://www.smartcockpit.com/data/pdfs/safety/airbus/A300-600-In-Flight_Separation_of_Vertical_Stabilizer.pdf

http://www.smartcockpit.com/data/pdfs/plane/airbus/A300A310/systems02/A300-600-Flight_Controls.pdf

 

[schrammi]

Was mich jetzt wundert ist: Umso schneller ich mich mit dem Flugzeug bewege, umso größer wird auch die Steuerwirkung des Seitenruders. Also bräuchte ich es immer weniger zu betätigen. Warum wird aber dann der Betätigungsweg mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner?

Ich sehe in Deinen Fragen keinen Widerspruch. Du schreibst es ja selbst:

höhere Geschwindigkeit = höhere Steuerwirkung = weniger Steuerungsimpuls = geringerer Betätigungsweg

Wäre der Betätigungsweg bei hoher Geschwindigkeit hoch, dann wäre auch der Ruderausschlag hoch und durch die erhöhte Ruderwirkung würden die Ruderkräfte zu hoch werden.

 

[Heizer Maddin]

Erstmal danke für eure Hilfe und Antworten. Ich werde an einen Beispiel versuchen meinen Widerspruch zu erklären.

höhere Geschwindigkeit = höhere Steuerwirkung = weniger Steuerungsimpuls = geringerer Betätigungsweg

Irgendwie hast du Recht, wenn man sich es durch liest könnte man denken es gibt keinen Widerspruch. Dass habe ich mir auch gedacht, als ich mir die Dokumentation angesehen habe. Aber wenn man sich mal ein paar Gedanken darüber macht, kann da was nicht stimmen.
Zum Beispiel: Nehmen wir jetzt mal an, man fängt am Boden an zu rollen und betätige die Pedalen um 5 cm. Das Seitenruder müsste dann einen halben Ausschlag machen (wenn 10 cm ein Vollausschlag wäre). Nun beschleunigt man das Flugzeug immer mehr, hebt ab und beginnt den Steigflug mit ständiger Beschleunigung. Die Pedale sind immer noch mit 5 cm betätigt. Aber bei höherer Geschwindigkeit soll nach der Dokumentation ein Vollausschlag schon bei 4 cm Betätigungsweg erreicht werden. Das heißt in unseren Beispiel wäre das Seitenruder nun auf jeden Fall im Vollausschlag, was beim rollen nicht so war. Das ergibt für mich keinen Sinn. Man müsste beim beschleunigen den Betätigungsweg immer mehr verkürzen, weil das Ruder immer mehr ausschlägt. Das heißt, nicht nur die Steuerwirkung wird immer größer, sondern auch der Ruderausschlag, bei gleich bleibenden Betätigungsweg.
Wäre es andersherum, am Boden ein Vollausschlag bei 4 cm und im Flug bei 10 cm, dann würde es für mich einen Sinn ergeben. Am Boden hätte ich bei 5 cm Betätigungsweg einen Vollausschlag. Mit zunehmender Geschwindigkeit würde sich der Ruderausschlag verringern, aber auf Grund der zunehmenden Steuerwirkung würde sich dass wieder ausgleichen. Der Pilot müsste theoretisch den Betätigungsweg bei der Beschleunigung nicht ändern.

Nach euren Antworten würde ich sagen, dass es genauso ist wie ich mir gedacht hatte. Der Ruderausschlag wird mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner. Aber das würde bedeuten, dass in der Dokumentation was verwechselt wurde. Selbst die Unfallursache im Film bezieht sich auf einen geringeren Betätigungsweg zum Vollausschlag im Flug. Also wäre die ganze Erklärung zum Unfall falsch nach dieser Dokumentation. Leider hatte ich mir jetzt noch nicht die zwei langen Berichte durchgelesen, vielleicht klärt sich da einiges auf.

 

[schrammi]

Ich weiß nicht, was beim Erhöhen der Geschwindigkeit mit dem Betätigungsweg geschieht. Aber ich könnte mir schon vorstellen, dass der Zwangsweise kleiner wird, Deine eigene Betätigung also zurückgedrängt wird. Oder aber die Elektronik des Flugzeuges übersteuert Deine Betätigung.

 

[Schorsch]

Moin Leude!
Die Sache sieht folgendermaßen aus. Der Seitenruderausschlag wird abhängig von der Airspeed ab etwa 165 bis 180 KIAS begrenzt. Bis dahin sind in der Regel 30° Ausschlag möglich, bei maximaler Geschwindigkeit noch etwa 5°. Das zum Absturz führende Manöver von AA587 fand bei etwa 200 bis 210 KIAS statt, und der maximale Ausschlag müsste hier etwa 10 bis 12° betragen habe. Falls Interesse besteht kann ich die Werte auch noch mal genau nachschauen. Bei Airbus heißt dies "Rudder Travel Limiter" ("Ruderreisebeschränkung", muss ein ehemaliger DDR-Bürger erfunden haben), bei Boeing deutlich besser "Rudder Load Limiter", und beschreibt damit auch den Sinn präzise.

Das war nun das Ruder, beim A300-600 war allerdings die Rudersteuerung der Knackpunkt. Die wurde vom NTSB (meines Erachtens zurecht) kritisiert. Wie funktioniert diese nun beim A300-600? Der Pedal-Ausschlag wird analog zum Ruderausschlag begrenzt, so dass der Pedal-Ausschlag in etwa proportional zum Ruderausschlag bleibt. Der große Nachteil dieses Systems: Es ist eine hohe Anfangskraft notwendig (Break-Out-Force), dann aber nur noch eine relativ geringe Kraft bis zum Maximalausschlag. Ein Pilot kann so ziemlich schnell maximale Ausschläge kommandieren.
In den meisten Flugzeugen ist dies anders geregelt: Der Pedal-Ausschlag bleibt gleich, führt aber zu weniger Ruder-Auslenkung.

Aufgrund der konstruktiven Lösung am Airbus A300-600 konnte es somit zu einer Art Aufschaukelung von Pilot und Steuerung kommen (ich sehe die Sache als klassische Pilot Induced Oscillation). Ursächlich war aber vor allem (so jedenfalls der offizielle Bericht) die falsche Ausbildung der Piloten bei American Airlines, die dazu ermutigt wurden, bei so genannten "Upsets" (welche bei AA587 gar nicht vorlag) große Eingaben im Querruder mit starken Rudereingaben zu koppeln. Das war für die Cessna sinnvoll, aber kein Verkehrsflugzeug dieser Welt sollte so gesteuert werden. Die Justifikation für dieses "Negative Training" wurde aus Simulatorübungen genommen, wobei der Simulator für solche Aktionen viel zu ungenau ist und vor allem keine Informationen über die Kräfte gibt (es gibt keine Lampe, die leuchtet, wenn der Pilot gerade sein Flugzeug zerstört hat).

Eigentlich ist ab 200 KIAS das Seitenruderpedal eh tabu, außer vielleicht bei One Engine Out.

Eine Sache noch: Das System war erprobt und zugelassen von der FAA und JAA. Der A300-600 zum Zeitpunkt des Unfalls schon seit fast 20 Jahren bei vielen Airlines im Dienst. Die Auslegung des Systems war nicht geheim. Es war also nicht "überraschend". Die Tatsache, dass AA im Endeffekt den größten Teil der Schuld bekommen hat, ist auch dadurch begründet, dass der NTSB über das mangelhafte Training und die schwachen Systemkenntnisse über das Flugzeug bei AA ziemlich konsterniert war.

 

[Intrepid]

Erstmal danke für eure Hilfe und Antworten. Ich werde an einen Beispiel versuchen meinen Widerspruch zu erklären.

Wenn Du Dir jetzt vorstellst, dass der Vollausschlag das Ruder an einen Anschlag legt und dieser Anschlag mit zunehmender Geschwindigkeit Richtung "Ruder neutral" verstellt wird, dann hast Du im Reiseflug bei nur 5° Ausschlag dennoch Vollausschlag, Du bist dann nämlich am Anschlag.

 

[pilotms]

Lag es nicht auch daran, das wechselnde Ausschläge (von Rechts nach Links und wieder zurück) gemacht wurden? Ausserdem war glaube ich genau bei diesem Flugzeug schon eine Vorschädigung der Seitenruderbestfestigungsbolzen vorhanden.

 

[tigerstift]

hey,

hier ein paar weiterführende infos

http://www.smartcockpit.com/data/pdfs/safety/airbus/A300-600-In-Flight_Separation_of_Vertical_Stabilizer.pdf

http://www.smartcockpit.com/data/pdfs/plane/airbus/A300A310/systems02/A300-600-Flight_Controls.pdf

Lag es nicht auch daran, das wechselnde Ausschläge (von Rechts nach Links und wieder zurück) gemacht wurden? Ausserdem war glaube ich genau bei diesem Flugzeug schon eine Vorschädigung der Seitenruderbestfestigungsbolzen vorhanden.

Lies den ersten Link durch. ;)

 

[phantomas2f4]

. Bei Airbus heißt dies "Rudder Travel Limiter" ("Ruderreisebeschränkung", muss ein ehemaliger DDR-Bürger erfunden haben), bei Boeing deutlich besser "Rudder Load Limiter", und beschreibt damit auch den Sinn präzise.

Travel heißt nicht immer reisen......was hälst Du von "Ruderwegbgrenzer" als Übersetzung...?

Klaus

 

[Schorsch]

Lag es nicht auch daran, das wechselnde Ausschläge (von Rechts nach Links und wieder zurück) gemacht wurden? Ausserdem war glaube ich genau bei diesem Flugzeug schon eine Vorschädigung der Seitenruderbestfestigungsbolzen vorhanden.

Das Versagen des Seitenleitwerks (ab jetzt VTP) wurde aufgrund alternierender Ruderausschläge verursacht, die schlussendlich zu einem hohen Schiebewinkel und gegengesetzten Ruderausschlag führten. Das verursacht dann ein enormes Torsions- und Biegemoment an der Wurzel. Von einer Vorschädigung weiß ich persönlich nichts, selbst wenn, das besagte VTP hat etwa 1.8 der "Limit Load" ausgehalten, wobei sie nur 1.5x LL aushalten muss.

Das Versagen des VTP ist aber nur die Folge eines Fehlverhaltens, und dieses Fehlverhalten hatte spezifische Gründe. Die alternierenden Eingaben des Piloten begründeten sich daraus, dass der Pilot das Flugzeug in eine missliche Lage reingesteuert hat. Hätten beide einfach gar nichts gemacht wäre auch gar nichts passiert.

Viele haben argumentiert, dass der NTSB und Airbus das alte Motto von "Blame the dead pilot" angesetzt haben. So einfach war es aber nicht. Diese ganze Untersuchung hat sehr viele Missverständnisse auch bei Betreibern und Piloten offenbart, angefangen von den Möglichkeiten eines Simulators bis hin zur Bedeutung der Geschwindigkeit "VA" (auch Manövergeschwindigkeit genannt).

Travel heißt nicht immer reisen......was hälst Du von "Ruderwegbgrenzer" als Übersetzung...?

Klaus

Ich ich finde Reisebeschränkung ein schönes Wort. Natürlich, die Erfinder dieses Wortes haben sich schon was dabei gedacht. Ich finde den Boeing Terminus trotzdem besser.

 

[phantomas2f4]

Ich glaube zu wissen, dass bei Militärjets das Seitenruder mit zunehmender Geschwindigkeit immer weniger ausschlägt.

So kann man das nicht verallgemeinern !

Bei der MIG 29 war das Ganze über Pedalkräfte und Anstellwinkel limitiert.

2-Stufen: Unterhalb 22° Anstellwinkel normale Pedalkräfte

oberhalb 22° Anstellwinkel hohe Pedalkräfte ( zweite Stufe )

Der mögliche Ruderausschlag war immer gleich.

Klaus

 

[Schorsch]

Ich glaube zu wissen, dass bei Militärjets das Seitenruder mit zunehmender Geschwindigkeit immer weniger ausschlägt.

Kommt etwas darauf an, von welcher Generation wir sprechen. Bei der F-16 (und wohl auch allen folgenden technologisch ähnlichen Entwürfen) wird das Seitenruder als Teil des elektronischen Flugkontrollsystems angesteuert. Da der Pilot keine direkte Autorität mehr hat sind die Begrenzer wohl nicht in den Pedalenwegen integriert. Bei modernen Militärjets besteht an sich auch kein Grund um ins Pedal zu treten. Wer bei 25° AOA bei der F-16 den Stick nach rechts drückt wird fast vollen Ruderausschlag ernten. Fly-by-Wire at work!

Die MiG-29"A" hat bekanntlich keine elektronische Flugkontrolle, was bei solch einem Flugzeug sicherlich recht interessante Problemlösungen nach sich gezogen hat und ein hohes Maß natürlicher Stabilität in allen Achsen und Fluglagen erfordert. Leider gibt es dazu nichts für mich zu lesen (kann leider kein Russisch).

 

[atlantic]

Nach euren Antworten würde ich sagen, dass es genauso ist wie ich mir gedacht hatte. Der Ruderausschlag wird mit zunehmender Geschwindigkeit kleiner. Aber das würde bedeuten, dass in der Dokumentation was verwechselt wurde. Selbst die Unfallursache im Film bezieht sich auf einen geringeren Betätigungsweg zum Vollausschlag im Flug. Also wäre die ganze Erklärung zum Unfall falsch nach dieser Dokumentation. Leider hatte ich mir jetzt noch nicht die zwei langen Berichte durchgelesen, vielleicht klärt sich da einiges auf.

nimms mal so

der ach so hochgelobte Sender N 24 bringt sehr oft nicht richtig recherchierte Beiträge, oder extra reisserisch aufgemachte Sendungen.
So alles was die dort sagen und zeigen sollte man nicht immer als die Wahrheit nehmen.

 

[Schorsch]

nimms mal so

der ach so hochgelobte Sender N 24 bringt sehr oft nicht richtig recherchierte Beiträge, oder extra reisserisch aufgemachte Sendungen.
So alles was die dort sagen und zeigen sollte man nicht immer als die Wahrheit nehmen.

Empörung!
Bei N24 läuft nur die Wahrheit und die Wurst wird genauso hergestellt wie dort gezeigt. Nicht zu vergessen die uneeeeeendlich interessanten Schwertransporte.
...
Ne, ist schon richtig, ne Menge Reportagen dort sind unterste Schublade. Aber ich bin ja immerhin Mitglied der StudiVZ (=SelbstStasi) Gruppe "N24 - Ich weiß alles über Panzer"

Die besagten Reportagen sind jedoch ohne Ausnahme Übersetzungen aus den USA. Die Qualität dieser Reportagen ist - wenn man vom dauernden Bildergezappel mal absieht - an sich gar nicht schlecht. Auch wenn es wundert: das amerikanische Fernsehen hat bei einigen Formaten höhere Qualitätsstandards als das Deutsche.
Von den Werbefilmen für die US-Streitkräfte spreche ich da nicht.
"... der AH-64A ist der tödlichste Kampfhubschrauber der Welt ..."


Allerdings mal folgenden Gedanken festhalten: Liefe solch eine Reportage nicht auf N24, würde kein Mensch über solch ein Ereignis wissen. Und die Wetterbunnys sind auch passabel.

 

[phantomas2f4]

Da der Pilot keine direkte Autorität mehr hat sind die Begrenzer wohl nicht in den Pedalenwegen integriert. Bei modernen Militärjets besteht an sich auch kein Grund um ins Pedal zu treten.

Antwort:
Hallo ! Schon mal was vom "Rumpfzielen" ( bewußter Einsatz von "Yaw" zum Ausgleich von Zielablagen ) beim Kanoneneinsatz gehört. ????

Die MiG-29"A" hat bekanntlich keine elektronische Flugkontrolle, was bei solch einem Flugzeug sicherlich recht interessante Problemlösungen nach sich gezogen hat und ein hohes Maß natürlicher Stabilität in allen Achsen und Fluglagen erfordert.

Antwort:
...aber dabei ist die Mig 29 doch ein sehr agiles Flugzeug
( vergleichbar einer F 16 C ) trotz natürlicher Stabilität und "herkömmlicher" Flugsteuerung

Leider gibt es dazu nichts für mich zu lesen (kann leider kein Russisch).

Antwort:
..und ich habe dazu ein Flugbetriebshandbuch in deutscher Sprache.....

Klaus

 

[Heizer Maddin]

Entschuldigt dass ich euch jetzt erst für eure Hilfe danken kann, in der letzten Zeit war einfach zu viel los (z. B. ILA2008).
Erstmal muss ich sagen, dass N24 schöne Dokumentationen macht und man viel lernen kann, auch wenn sich viel wiederholt. Aber natürlich kann nicht alles so genau berichtet werden und wenn man genaueres wissen will, stellt man sich einige Fragen. So wie ich immer. ;)
Im Prinzip wurde in der Doku alles richtig gesagt und gezeigt, aber leider einiges weggelassen. Jetzt wo ich weiß, dass beim A300 der Pedal- und Ruderausschlag proportional zueinander verkleinert wird mit steigender Geschwindigkeit, ist mir auch einiges klar. Ich dachte nämlich auch, dass der Pedalausschlag immer gleich bleibt, wie bei anderen Flugzeugen. Aber wenn sich natürlich der Pedalweg mit verkürzt bei einer erhöhten Geschwindigkeit, ist es ein Vollausschlag zum Beispiel beim halben Betätigungsweg.
Ihr habt auch etwas über die Aussage mit dem Militärjet geschrieben, die ich eigentlich nur erwähnt hatte als Beispiel. Aber trotzdem "Danke" für die zusätzlichen Informationen.