Querruder-Steuerung

[innwolf]

Allerdings fliegt man da auch meist Richtungsänderungen aggressiver und mit mehr Schräglage, als in der zivilen Fliegerei. Roll and Pull...

Segelflug mit bis zu 45° bank in der Thermik ist auch zivile Fliegerei und hat auch mehr Flugstunden jährlich als unsere Kampfjets der Bundeswehr.

 

[Alpha]

Äpfel und Bananen. Niemand hat vor, Segelfliegerei mies zu machen - ich habe es immer geliebt und finde es weiterhin schön. Aber auch 100 Stunden Segelflug sind nicht im entferntesten vergleichbar mit einer einzigen Stunde im Kampfjet... ;-) Deren Welt beginnt hinter 45 Grad...

 

[PKingo]

Ich habe ein kleines Segelfluggmodell mit anständiger doppelter V-Form, nur Seitenruder, kein Querruder, 1500mm Spannweite, etwa 500g. Damit fliege ich Rollenkreise. Kann ich jederzeit vorführen.
LG
Papa kingo

 

[Fulcrum_fan]

Beide zusammen gleichsinnig, gleichzeitig und gleichmäßig - wurde uns in den 70ern fast eingebläut.

oder bewusst "gegensinnig" zum schnellen Abbau der Höhe ("slippen")..habe ich in den 80ern gelernt

 

[A.G.I.L]

Bei Segelfliegern - auch hier egal ob manntragend oder 3 Achs Modell mit einigermaßen großer Spannweite ab~ 3m- muss man nach einleiten der Kurve mit QR und HR sogar etwas Gegenquerruder geben, weil es eine Tendenz gibt, dass die Kurve immer enger wird.
Grund dafür: man stelle sich einen Segler kreisend in der Draufsicht von oben vor. Die kurvenäussere Tragfläche legt dabei zwangsläufig mehr Weg zurück als die innere, ist deshalb etwas schneller und erzeugt mehr Auftrieb - Schräglage vergrößert sich. Dieses Gegenquerruder wird "abstützen" genannt.

 

[Schorsch]

Kommt wohl auch auf den Typ an. Bei kleinen Fliegern sind die überwiegend nicht gekoppelt. Bei Airliner gibt es stellenweise (zb. Airbus) eine solche Turn-Coordination. Also wenn man das Querruder betätigt, dann mixt der Computer da einen Seitenruderauschlag mit dazu.

Airliner haben auch seit langen einen Gierdämpfer, der macht im Prinzip das gleiche. Meines Wissens wird die Turn-Coordination über den Gierdämpfer gemacht. Bei einem A350 ist das alles sowieso "integriert".

 

[Rookie]

Ich habe hier jetzt mal ein wenig mitgelesen und dachte mir, dass ich mein Wissen beisteuern möchte, da offensichtlich doch einiges an Unklarheit herrscht.

Die Frage, wofür benötigt man ein Seitenruder ist recht einfach, aber dennoch umfangreich zu beantworten. Man benötigt es für den koordinierten Flug. Wann ist dieser wichtig? Vor allem bei niedrigen Geschwindigkeiten, nahe der Stallspeed VS0 oder VS1 (je nach dem ob mit oder ohne Klappen). Aber auch beim Reiseflug um "schön" und Effizient ohne Schieben zu fliegen.
Außerdem benutzt man das Seitenruder noch zum Ausgleich des Drehmoments des Motors (bei Propellerflugzeugen). Bei hoher Leistung des Motors, z. B. bei start tendiert ein Propellergetriebenes Flugzeug zum Eindrehen um die Hochachse nach (meist) links, durch das Motodrehmoment, den asymetrischen Schub zwsichen auf und ablaufenden Propellerblatt, dem Spiralluftstrom um den Flugzeugrumpf der am Heck auf das Seitenruder trifft oder den erhöhten Widerstand des linken Rades des Hauptfahrwerks.

Aber nun zum Flug:

Möchte man z. B. eine Rechtskurve fliegen, legt man den Knüppel oder den Yoke nach rechts. Dadurch wird das rechte Querruder nach oben, das linke nach unten ausgeschlagen. Das Flugzeug rollt nach rechts. Durch das rechte, nach oben ausgeschlagene Querruder wird der Auftrieb verringert, wodurch sich der Flugel senkt. In der Aerodynamik hängen immer alle Faktoren zusammen. Durch sinkenden Auftrieb sinkt aber auch der Widerstand am Flügel. Am linken Flügel tritt der umgekehrte Effekt ein. Durch das nach unten ausgeschlagene Querruder wird der Auftrieb erhöht und damit steigt jedoch auch der Widerstand. Das Resultat daraus ist also, dass während das Flugzeug nach rechts rollt, wird der linke (äußere) Flügel stärker abgebremst. Der rechte (innere) Flügel fliegt quasi schneller als der linke Flügel. Dadurch entsteht das sog. negative Wendemoment und die Nase des Flugzeugs dreht sich beim rollen nach rechts aus der beabsichtigten Kurve weg nach links. Der Effekt ist nicht stark, kann aber dennoch in bestimmten Situationen gefährlich sein. Mit Anströmrichtungen oder Ähnlichem hat das wenig zu tun.
Wenn man ausreichend Geschwindigkeit hat, ist das negative Wendemoment nicht schlimm. Es sieht nur einfach nicht schön aus und es fühlt sich beim Fliegen auch einfach komisch an (Gefühl im Hosenboden).
Man kompensiert dieses Wendemoment durch den Einsatz des Seitenruders in die gleiche Richtung in die man auch rollen möchte, um so die Nase "auf Kurs" zu halten und ein beschleunigen bzw. "abbremsen" der jeweiligen Flügel zu verhindern. Das nennt man dann koordinierten Flug und der Wendeanzeiger (die "Kugel") bleibt in der Mitte stehen. Das ist der anzustrebende Idealfall!
Wenn die Rollbewegung abgeschlossen ist braucht man im übrigen kein Seitenrunder mehr (Seitenrudereinsatz nur so lange die Rollbewegung andauert). Das Flugzeug fliegt die Kurve selbstständig. Zum Halten der Höhe wird lediglich am Höhenruder gezogen (je mehr Querneigung desto mehr Höhenruder) oder man gibt mehr Gas... oder eben Beides.

Wann wird es jetzt kritisch mit dem negatvien Wendemoment? Wie oben beschrieben, wenn man nah an der Stallspeed fliegt. Das kann z. B. beim "Base-to-final-turn" sein. Wenn man hier sehr langsam ist und die Rollbewegung ohne Seitenruder einleitet, wird der kurveninnere Flügel wie beschrieben beschleunigt, der kurvenäußere aber abgebremst. Gleichzeitig steigt die Stallspeed mit steigender Querneigung merklich an. Sinkt die Geschwindigkeit des kurvenäußeren Flügels durch die beschriebnen Effekte nun unter die Stallspeed, reißt die Strömung ab. Durch die geringe Höhe im Anflug ist ein Abfangen oft nicht mehr möglich, zumal die Geschichte dann in einem Trudeln enden kann.
Meist ist das Problem aber sogar zu viel Seitenruder. Der Pilot überschießt beim Einkurven in den Endanflug die Anfluggrundlinie und tritt kräftig in das Seitenruder um die Nase der Maschine weiter einzudrehen. Dabei wird aber nun der kurveninnere Flügel derart stark abgebremst, dass es zum Strömungsabriss kommt. Hier ist meist ein Trudeln der Fall. Die überwiegende Mehrzahl solcher Fehler enden tödlich, weshalb diese Sache auch "deathspiral" genannt wird.

Bei Flugzeugen der allegemeien Luftfahrt sind Quer- und Seitenruder in der Regel nicht gekoppelt. Da muss man noch selbst arbeiten.

Man kann eine Kurve auch ohne Seitenruder fliegen. Das ist problemlos möglich, aber es tritt dann eben das erwähnte negative Wendemoment auf, was ja bei ausreichender Geschwindigkeit kein Problem ist... außer dass es eben unschön ist.

Flugzeuge wie große Airliner oder aber auch Kampfjets wie die F-16 haben im Übrigen einen sogenannten Yaw-Damper. Hier wird das Seitenruder ganz einfach durch den Bordcomputer mit angesteuert. Man kann auf Youtube mal nach entsprechenden Videos schauen. Da sieht man, wie wild das Seitenruder eines Kampfjets bei harten Manövern, auch bei hohen Geschwindigkeiten oder im Luftkampf arbeitet.

Ja, man kann ein Flugzeug auch ohne Querruder, nur mit Seitenruder "um die Kurve" fliegen. Macht man auch oft, wenn man z. B. im Cockpit die Hände voll hat und das Flugzeug durch einen Windimpuls etc. zu rollen beginnt. Dann gibt man einfach kurz Seitenruder in die entgegengesetzte Richtung und das Flugzeug rollt in Richtung des Seitenruderausschlages.

Der Grund hierfür ist der umgekehrte Effekt wie oben beschrieben. Man nennt das das Wenderollmoment. Tritt man z. B. rechts ins Seitenruder wird der rechte Flügel abgebremst und der linke beschleunigt. Am rechten Flügel entsteht hierdurch weniger, am linken Flügel mehr Auftrieb. Der rechte Flügel senkt sich dementsprechend, der linke steigt. Daraus resultiert, dass das Flugzeug eine nach rechts rollende Bewegung ausführt, gepaart mit einem Eindrehen der Nase nach rechts.

 

[Poze]

Ich habe ein kleines Segelfluggmodell mit anständiger doppelter V-Form, nur Seitenruder, kein Querruder, 1500mm Spannweite, etwa 500g. Damit fliege ich Rollenkreise. Kann ich jederzeit vorführen.
LG
Papa kingo

Ich nehme dir gerne noch so etwas wie eine Fassrolle ab, aber ein Rollenkreis glaube ich dir nun ganz und gar nicht.

 

[PKingo]

Ich nehme dir gerne noch so etwas wie eine Fassrolle ab, aber ein Rollenkreis glaube ich dir nun ganz und gar nicht.

Wie gesagt: mit dem kleinen Segler kann man wirklich Rollenkreise fliegen. Gerne führe ich dir das vor (Ort gerne per PN). So elegant wie mit einem reinrassigen Kunstflugmodell geht's natürlich nicht, Fassrollen sind es aber auch nicht.
Und ganz nebenbei: Ich fliege auch wettbewerbsmäßig Modellkunstflug F3A und weiß sehr wohl eine Fassrolle von einer gesteuerten Rolle zu unterscheiden. Ich fliege etwa auf diesem Niveau:

Ab 01:40 geht's los

LG
PKingo

 

[A.G.I.L]

@ PKingo :
Ich bin bzw. war lange Jahre auch Modellflieger (die Augen machen nicht mehr mit), deshalb interessiert mich, wie du den Rollenkreis steuerst. Ich nehme an, mit gerissenen Rollen, da ja keine QR vorhanden? Ist es ein reiner Segler oder ein Elektrosegler?

 

[PKingo]

Es handelt sich um dieses Modell:



Ich setze das Modell fast ausschliesslich als Thermikschnüffler in den Alpen ein. Es hat nur Seiten- und Höhenruder. Das Motörchen vorn drin dient ausschliesslich als Absaufversicherung gegen eine Aussenlandung, es ist auch viel zu schwach für motoriserten Kunstflug. Bei diesen Flügen ergibt sich hin und wieder die Notwendigkeit, zu viel Höhe sinnvoll abzubauen: senkrecht runter hält das Modell nicht aus (Vne wird massiv überschritten), Trudeln ist mir zu langweilig, so werden es eben viele Rollen (mal geradeaus, mal Kurven, mal Rollenkreise)

Bei diesem Modell bewirkt Seitenrudereinsatz Rollen und Gieren, zusätzlich nimmt das Modell die Nase steil nach unten ==> starker Seitenrudereinsatz bewirkt bei diesem Modell ohne korrigierenden Höhenrudereinsatz einen Spiralsturz (wohlgemerkt: kein Trudeln!!) Die aerodynamischen Zusammenhänge sind komplex, Gero hat weiter oben mal ansatzweise versucht, dieses Phänomen zu erklären; ich hab's mal gewusst, kriege es aber nicht mehr auf die Reihe. Eine entscheidende Rolle spielt - wie auf dem Foto zu sehen - die doppelte V-Form der Tragflächen; die V-Form bewirkt eigentlich, dass sich das Modell - anfängerfreundlich - von allein aus dem Kurvenflug wieder in eine horizontale Fluglage bringt, wenn man Seitenruder wieder in die Neutralstellung bringt.

Das Fliegen der Rollen geht dann so: Ordentlich Fahrt aufholen und voll Seitenruder geben (und nicht mehr los lassen bis kurz vor der Landung). Nun kommt es nur noch darauf an, Höhen- und Tiefenruder so zu dosieren und zu timen, dass die gewünschte Flugbahn eingehalten wird (geradeaus, rechts rum, links rum oder halt einen Kreis). Zusätzlich muss noch - ebenfalls durch entschrechende Betätigung des Höhenruderknüppels - auf die Einhaltung einer angemessenen Fluggeschwindigkeit geachtet werden (zu schnell: dann desintegriert das Modell , zu langsam: dann rollt es nicht mehr). Ich habe die Rollrate noch nicht gemessen und schätze sie auf etwa 1s bis 2s. Wie gesagt: es sind keine Fassrollen und auch keine gerissenenen Rollen (dabei reisst die Strömung gewollt ab), es sind aber auch keine wie an der Schnur gezogenen Rollen, wie sie mit einem Kunstflugzeug möglich sind.

Ein F3A-Kunstflugmodell verhält sich völlig anders: Alle Ruder bewirken (nahezu ausschliesslich) eine Drehung um die zutreffende Achse. Man kann z.B. im Horizontalflug ausschließlich durch Seitenrudereinsatz erstaunlich kleine Kreise ohne jede Schräglage fliegen, es sind nur ganz geringe - unerwünschte und durch senderseitige Programmierung wegzumischende - Korrekturen mit Quer- und Höhenruder erforderlich. Oder anders ausgedrückt: mit einem Steuerknüppelausschlag wird die Drehgeschwindigkeit um die zutreffende Achse gesteuert (meines Wissens ist auch die Steuercharakteristik beim A380 so ausgelegt). "Normale" Kurven / Kreise mit Schräglage gehen dann so: Flugzeug mit Querruder in die gewünschte Schräglage legen, Querruder wieder in die Neutralstellung bringen und dann mit Seiten- und Höhenruder einen schiebefreien Kurvenflug in konstanter Höhe bewerkstelligen; die Kurve muss durch Gegenquerruder wieder ausgeleitet werden.
Im übrigen ist ein Kunstflugzeug nahezu indifferent ausgelegt: Lässt man die Steuerküppel los, behält das Flugzeug weitestgehend die eingenommene Fluglage bei.

Beim Thermikkreisen mit "richtigen" Segelflugzeugen (also mit Querruder und wenig V-Form) muss man oft sogar mit Gegenquerruder das Flugzeug daran hindern, "in die Kurve" reinzufallen.

Dies nur zur Verdeutlichung, dass die Wirkung der Ruderflächen eines Flugzeugs von sehr vielen unterschiedlichen Konstruktionsmerkmalen und natürlich auch von gewollten Eigenschaften abhängig ist.

VG
PKingo