Kampfflugzeugauslegung " Canards vs Strakes"

[Flusirainer]

Bei Start/Landung sind die Hinterkanten der Viggen-Canards nach unten ausgeschlagen,

Na das heißt doch nichts anderes,als das sie als Höhenruder fungieren.Die Hinterkanten zeigen nach unten,das Canard lenkt den Luftstrom somit nach unten ab und hebelt den Bug nach oben.
Ist doch logisch,das sich ein Canard,vor der Tragfläche befindliches Höhenruder,anders herumdrehen muss,als ein konventionelles Höhenruder hinter der Tragfläche.Völlig egal,ob es nun als komplette Flosse konzipiert ist,oder in festehendem + beweglichem Teil (klassische Ruderkonfiguration) unteteilt.

 

[A.G.I.L]

Na das heißt doch nichts anderes,als das sie als Höhenruder fungieren.

weisst du, dass die Viggen-Canards als Höhenruder fungieren (wenn ja, woher, hast du Belege dafür?) oder vermutest du das nur?

Es wäre immerhin denkbar, dass die Canards in diesem Fall nur zur allgemeinen Auftriebserhöhung und nicht primär als Steuerung um die Querachse fungieren.

Ist doch logisch,das sich ein Canard,vor der Tragfläche befindliches Höhenruder,anders herumdrehen muss,als ein konventionelles Höhenruder hinter der Tragfläche.Völlig egal,ob es nun als komplette Flosse konzipiert ist,oder in festehendem + beweglichem Teil (klassische Ruderkonfiguration) unteteilt.

Das ist allerdings logisch, danach hatte ich auch nicht gefragt.

 

[Flusirainer]

weisst du, dass die Viggen-Canards als Höhenruder fungieren (wenn ja, woher, hast du Belege dafür?) oder vermutest du das nur?

Es wäre immerhin denkbar, dass die Canards in diesem Fall nur zur allgemeinen Auftriebserhöhung und nicht primär als Steuerung um die Querachse fungieren.

Jedes Ruder (Seitenruder jetzt außer Acht gelassen) erzeugt mit seiner Bewegung und der damit verbundenen Umlenkung des Luftstromes Auf- bzw Abtrieb.Und wenn diese Auf- bzw Abtriebserzeugung weit genug vom Schwerpunkt entfernt ist,generiert sie eine entsprechende Drehbewegung.Es ist dabei völlig uninteressant,ob dabei das gesamte Leitwerk als Ruder fungiert,oder ein nur entsprechend beweglicher Teil.

Sozusagen ist das Querruder auch nur ne "verkappte Landeklappe".Die Rollbewgung entsteht dadurch,dass das eine Auftrieb und das andere Abtrieb erzeugt.


So,und was macht nun ein"echtes" Canard,wenn ich sich beim Start und im Landeanflug mit der Hinterkante nach unten dreht?Es erzeugt Auftrieb.Und jenach dem wie stark dieser Auftrieb ist,bewirkt es entweder eine Drehbewegung um die Querachse,oder es stabilisiert den momentanen Pitch,zB. im Landeanflug.Und auch der Auftrieb des "echten" Canards wird dabei in gewissem Maße als Nebeneffekt (mitunter erwünscht) eine etwas langsamere Anfluggeschwindigkeit ermöglichen.





PS:
Wenn du den Beitrag vor meiner Editierung gelesen hast.

Entschuldigung

 

[phantomas2f4]

Die Höhenruder befinden sich anscheinend an den Aussenseiten des Hauptflügels, die Querruder an den Innenseiten. Meines erachtens eine ziemlich ungewöhnliche, wenn nicht gar einzigartige Konfiguration. Mir ist jedenfalls kein anderes (Canard-) Kampfflugzeug mit einer derartigen Steuerauslegung bekannt.

Würde mich sehr wundern, wenn das so wäre !

Querruder innen macht keinen Sinn, weil man möglichst hohe Rollraten erzielen möchte.Dazu wäre der Hebelarm um die Längsachse aber zu klein. Deshalb: Querruder außen

Klaus

 

[Toryu]

Es wäre immerhin denkbar, dass die Canards in diesem Fall nur zur allgemeinen Auftriebserhöhung und nicht primär als Steuerung um die Querachse fungieren.

Durch den Canardausschlag wird der benötigte Elevon- (bei anderen Flugzeugen, wie beispielsweise der P.180 der Höhenruderausschlag) verringert.

Das ist deswegen sexy, weil eine nach oben gerichtete Abströmkante (Elevon) den Nettoauftrieb der Tragfläche verringern würde. So kann das Elevon weniger ausgeschlagen werden, um den gleichen Pitch-Effekt zu erreichen.

Hilft vor allem bei der Runway-Performance, die ja bei der Viggen IIRC ein maßgebliches Auslegungskriterium war.

 

[A.G.I.L]

Lieber Flusirainer,

Du musst mir nun wirklich nicht erklären, wie Ruder und/oder Canards funktionieren. Ich bin seit ca. 35 Jahren aktiver Modellflieger, schon dabei bekommt man so einiges mit. Darüber hinaus habe ich eine Segelflugausbildung angefangen (konnte ich aus gesundheitl. Gründen leider nicht vollenden), bei der man auch Unterricht in Aerodynamik bekommt.

Offensichtlich verstehst du nicht, wonach ich Frage. Ich stelle die Frage mal anders, auch und besonders an diejenigen, die es wirklich wissen und sich nicht etwas zusammenreimen: Was passiert, wenn der Viggen-Pilot am Steuerknüppel zieht? Denkbar wäre:

1. nur die Klappen der Canards schlagen nach unten aus > reine Höhenruderfunktion
2. nur die Klappen des Höhenruders in der Tragfäche, ob innen oder aussen, schlagen nach oben aus
3. eine Kombination aus 1. und 2. wie beim EuFi

wobei bei 2. die Canards nur eine Funktion als reine Auftriebshilfen hätten, ähnlich den Landeklappen bei konventionellen Flugzeugen mit dem Höhenleitwerk am Heck, die primäre Steuerung um die Querachse erfolgt durch die Höhenruder in der Tragfläche.

@ Klaus:
Innenliegende QR fände ich auch erstaunlich, bei reinen Deltas ist es meistens (immer?) so, dass die QR aussenliegen und die HR innen > Mirage, F-106 Delta Dart. Auf Videos von Viggen-Displays sieht es allerdings tatsächlich so aus, als sein die HR aussen und die QR innen!?

@ Toryu:

Durch den Canardausschlag wird der benötigte Elevon- (bei anderen Flugzeugen, wie beispielsweise der P.180 der Höhenruderausschlag) verringert.

Das würde im Klartext bedeuten, die primäre Steuerung um die Querachse erfolgt nicht durch die Canards? (Ja, ich weiss, was Elevons sind, hab sie selbst schon bei RC-Deltas gehabt...)

 

[Toryu]

Da die Canards gedämpft sind und nicht als Flosse trimmen können, sieht es für mich danach aus, dass sie im Hochgeschwindigkeitsbereich schonmal nicht als Pitch-Steuerung dienen.

Daher wahrscheinlich nur

1) Nutzung bei geringeren Geschwindigkeiten als Pitch-Steuerfläche

2) Nutzkung ausschließlich als Pitch-Up-Moment Booster im Langsamflugbereich (also eine Art Landeklappe für das an sich starre Canard)

 

[A.G.I.L]

Nach Toryus interessanten Ausführungen werden also nur die Höhenruder bzw. Elevons an der Flächenhinterkante durch einen Pitch up-Input des Piloten betätigt. Habe ein Video gefunden, das seine Ausführungungen m. M. nach bestätigt, man achte bei min 1:15 auf die Flächenhinterkante. Das sieht für mich tatsächlich nach Elevons aus, wenn auch die äusseren Klappen etwas weiter nach oben ausschlagen. Die Klappen der Canards hängen dagegen bewegungslos herab, eben ähnlich wie Landeklappen. Viggen Display

 

[arneh]

Na das heißt doch nichts anderes,als das sie als Höhenruder fungieren.Die Hinterkanten zeigen nach unten,das Canard lenkt den Luftstrom somit nach unten ab und hebelt den Bug nach oben.
Ist doch logisch,das sich ein Canard,vor der Tragfläche befindliches Höhenruder,anders herumdrehen muss,als ein konventionelles Höhenruder hinter der Tragfläche.Völlig egal,ob es nun als komplette Flosse konzipiert ist,oder in festehendem + beweglichem Teil (klassische Ruderkonfiguration) unteteilt.

Naja, die Frage von @A.G.I.L ist schon nicht so ganz unberechtigt.
Da die Viggen ein statisch längsstabil ausgelegter Delta Canard ist, dient der vordere Canard tatsächlich Hauptamtlich und dauerhaft als "Höhenruder".

Bei den instabilen Delta-Canards ist das nicht so generell der Fall.
Dazu íst anzumerken, dass sich normalerweise der Auftriebsschwerpunkt mit zunehmendem Anstellwinkel nach vorne verschiebt. Hinzukommt, dass moderne Delta- Canards mit Slats (Vorderkantenklappen)ausgestattet sind, die bei hohen AoA ausgefahren werden, was durch die weit vorne liegende starke Wölbung diesen Effekt nochmal deutlich verstärkt..
Diese Tatsache plus die Überwindung der Rotationsträgheit führt dazu, dass initial beim Start auch bei instabilen Delta-Canards die Canards zur Rotation herangezogen werden. Sobald sich ein stabiler Flugzustand mit hohem AoA eingestellt hat, ist bei einem instabilen Delta Canard zum Halten des Zustandes kein weiterer Auftrieb durch den Canard mehr nötig. Es kann im Gegenteil sogar passieren, dass er dem sich nach vorne verschiebenden Auftriebsschwerpunkt entgegenstellen muss und damit sogar evtl. etwas Abtrieb leisten muss. Der Canard hat im stationären Zustand nur noch eine balancierende Funktion.
Dagegen muss er bei der Viggen (die auch keine slats hat) im Kurvenflug kontinuierlich Auftreb erzeugen.

Insofern unterscheidet sich die Funktion und Kraftausübung des Canards zwischen statisch stabilen Delta Canards und instabilen Delta Canards mit Hochauftriebshilfen sehr deutlich.

Edit:
@toryu: Habe mir das Video jetzt auch nochmal unter diesem speziellen Gesichtspunkt angeschaut. Ich kann es leider wirklich nicht erkennen. Logisch betrachtet gebe ich Dir aber Recht. Die Tatsache, dass der Canard eigentlich starr ist und nur über Klappen verfügt, legt bei einem Überschall- Kampfflugzeug den Verdacht nahe, dass er außer im Langsamflug mit festem Ausschlag sonst nicht zur Höhensteuerung herangezogen wird. Ansonsten müsste man bei Überschall plötzlich die Ansteuerung der Steuerflächen komplett ändern, da das gedämpfte Höhenruder am Canard da kaum noch was bewirken dürfte.
Das ist insofern interessant, als "normale" Canards die Höhenruder am Canard zur Höhensterung nutzen, z.b. Long-EZ /Vari-EZE, Beach Starship und Spielarten

 

[AMeyer76]

Insofern unterscheidet sich die Funktion und Kraftausübung des Canards zwischen statisch stabilen Delta Canards und instabilen Delta Canards mit Hochauftriebshilfen sehr deutlich.

Daher dürfte sich die Aerodynamik der Rafale, Gripen und dem Eurofighter nicht so sehr unterscheiden.
Nur das beim Eurofighter die Hebelwirkung durch den weiter vorn liegenden Canard höher ist,
und somit das Flugzeug instabiler macht, als es bei Rafale und Gripen der Fall ist.

 

[Flusirainer]

Querruder innen macht keinen Sinn, weil man möglichst hohe Rollraten erzielen möchte.

Und wie ist das bei Evelons?
Tornado,MiG-23 und diverse andere Schwenkflüger (auch die Su-27) verfügen doch über keine Querruder an den Tragflächen.Die Steuerung der Längsachse erfolgt fast ausschließlich durch entgegengesetzem Höhenflossenausschlag,also auch sehr dicht an der Längsachse.
Die Verwendung der Spoiler zur Rollsteuerung könnte ich mir höchstens zusätzlich im Langsamflug bei voll ausgefahrenen Trägflächen vorstellen.

Bei der Su-27 sieht man manchmal,das bei ihr im Landeanflug die Landeklapppen noch zusätzlich als Querruder genutz dienen.


Bei der VIGGEN kann man leider nicht sehen,ob sich die Ruder an den Canards im Flug bewegen.
Kann es aber sein,das sie eventuell auch zur Trimmung verwendet werden?

 

[Toryu]

Die Verwendung der Spoiler zur Rollsteuerung könnte ich mir höchstens zusätzlich im Langsamflug bei voll ausgefahrenen Trägflächen vorstellen.

Beim Tornado fahren die Spoiler IIRC bis zu einer Pfeilung von 45° mit. Bei allen anderen Schwenkern ist es ähnlich.
Bei der Jaguar funktioniert die Rollsteuerung genau entgegen derer des Tornado:

Tornado:
Spoiler bei geringeren Pfeilungen, Taileron über gesamten Geschwindigkeitsbereich.

Jaguar:
Spoiler im gesamten Geschwindigkeitsbereich, Taileron zusätzlich bei geringeren Geschwindigkeiten.

Bei der Su-27 sieht man manchmal,das bei ihr im Landeanflug die Landeklapppen noch zusätzlich als Querruder genutz dienen.

Nennt sich dann "Flaperon".
Hat die F-16 auch. Ebenso die F-8 (wobei die zusätzlich einen Spoiler auf jeder Fläche hat).

Die F-18 hat ein drooped Aileron mit Slot (ziemlich komplex).

Und wie ist das bei Evelons?

Elevons.
Im Prinzip genau wie bei einem Taileron:
Gleichsinniger Ausschlag für Pitch, gegensinniger Ausschlag für Roll.

Einige Flugzeuge haben innen zusätzliche Flächen, die nur für Pitch verantwortlich sind - beispielsweise die Mirage III/5 und die F4D Skyray (allerdings nur Trimflächen).

MIIIO:
http://motty.hobbyvista.com/Mirages/Greg-Andrews-Mirage-A3-19-001.jpg
Elevons aufgrund des nicht vorhandenen Hydraulikdrucks leicht hängend - innere Pitch-Flächen nicht ganz so stark abgesenkt.

Skyray:
http://nobles.cixx6.com/images/photoalbum/cold_war_aviation-01/F4D_VF102_Douglas_Skyray-04.jpg
Pitch-Trimmer voll auf "Nose-Up".

 

[Stratified]

9 Danke an stratified für den Beitrag zum edge alignement. Gibt es da vernünftige und für Leute mit physikalischem Halbwissen verständliche Literatur?

Etwas spät gelesen.

http://www.dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/a125576.pdf
Fuhs z.B. beschäftigt sich mit RCS Berechnung und was man unbedingt vermeiden sollte.


Richardson, Doug. Stealth Warplanes: Deception, Evasion and Concealment in the Air. London: Salamander, 2001. ISBN 0-7603-1051-3.
Gibt es auch in einer deutschen Fassung.