Wann ist ein Flugzeug instabil und wann nicht?

Diskutiere Wann ist ein Flugzeug instabil und wann nicht? im Luftfahrzeuge allgemein Forum im Bereich Luftfahrzeuge; Da mich Schorsch gebeten hat, ich soll ein neues Thema zu dieser Frage erstellen und nicht in einem anderen Themenbereich darum diskutieren, frage...

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  1. #1 Der Flieger, 22.08.2006
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    Da mich Schorsch gebeten hat, ich soll ein neues Thema zu dieser Frage erstellen und nicht in einem anderen Themenbereich darum diskutieren, frage ich jetzt hier: Wann ist ein Flugzeug instabil und wann nicht. Wie kann man das beeinflussen (mit Hilfe der Schwerpunktverlagerung, etc???).:confused: :confused: :confused:
     
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  3. #2 AMeyer76, 22.08.2006
    AMeyer76

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    Der gute SCHORCH hat hier schon mal eine sehr gute Erklärung abgegeben, was Instabilität bedeutet.
    Link: http://www.flugzeugforum.de/forum/showthread.php?t=21344&page=9&highlight=instabilit%E4t

    Ich denke, die Definition von Instabilität ist nicht das Problem. Sondern wie der Eurofighter von seiner Instabilität her ausgelegt ist.
    Ich werde jetzt mal 4 verschiedene Quellen nochmals hereinstellen. Entscheidet selbst welche Quelle die richtige ist oder ob an jeder etwas Wahrheit oder Unwahrheit dran ist:

    Quelle 1: http://www.eurofighter.com (offizielle Firmenangabe)
    "Der Eurofighter ist ein im Unterschall aerodynamisch instabiles Flugzeug. Aerodynamisch instabil bedeutet, dass der Eurofighter schwanzlastig geflogen wird. Bei Überschallgeschwindigkeit verlagert sich der Druckpunkt hinter den Schwerpunkt und die Maschine fliegt aerodynamisch stabil."

    Quelle 2: http://www.3sat.de/3sat.php?http://w...512/index.html
    "Der Eurofighter ist gezielt instabil ausgelegt und damit wesentlich wendiger. Bei herkömmlichen Flugzeugen liegt der Schwerpunkt immer hinter dem Hauptauftriebspunkt der Tragflächen. Das Flugzeug wird sozusagen gezogen und stabilisiert sich selbst. Beim Eurofighter ist es genau umgekehrt. Er wird praktisch angeschoben. Dadurch will er ständig ausbrechen. "

    Quelle 3: Unbekannte Quelle, irgendwann mal im Internet aufgeschnappt
    "Ein aerodynamisch stabiles Flugzeug reagiert auf eine Stoerung im Flug ( kurze Bewegung des Sticks, Windboen etc. ) immer damit, dass es, wenn man gar nix macht wieder in den Ursprungszustand zurueckkehrt.... also sagen wir mal Horizontalflug, kommt ne Boe von der Seite, schiebt nen bisschen, der Flieger schlingert kurz um die Gierachse, das beruhigt sich aber schnell und das Ding fliegt so weiter wie davor. Das liegt im Windboenfall von der Seite daran, dass das Seitenruder hinten liegt und das Flugzeug damit Windfahnenstabil ist: das Heck 'zieht' den Flieger also wieder in die Ausgangslage.
    Solche aerodynamische Stabilitaet laesst sich um jede Achse des Flugzeugs herstellen und auch beschreiben. Wobei man beachten muss, dass es um die Rollachse nur ein daempfendes, aber kein rueckstellendes Moment gibt.
    Der Eurofighter ist nun in seiner Seitenbewegung stabil, da er hier konventionelle Auslegung hat. Also beim Gieren und Rollen entstehen immer Daempfungsmomente, die das Flugzeug in den Ausgangszustand zurueckbringen, bzw. eine Rollbewegung zum erliegen bringen. ( rein statische Stabilitaetsbetrachtung jetzt )
    Wo es beim EF interessant wird, ist in der Laengsbewegung. Also alles was mit dem Pitch zu tun hat. Bei einer konventionellen stabilen Auslegung ist das Hoehenruder hinten.... das wirkt immer gegen eine Stoerung und will das Flugzeug wieder in die Ausgangslage zurueckbewegen. Also kurz bei nem Tornado am Stick ziehen und dann loslassen bewirkt, dass das Heckleitwerk nach der kurzen Anstellwinkelaenderung dem Pitch- Up entgegenwirkt und den Flieger wieder in die Waagrechte bringt.
    Beim EF ist das Hoehenleitwerk vorne, zieh ich da kurz und lass los verstaerkt das Leitwerk die Stoerung. Ums kurz zu machen: Man hat beim EF in der Laengsbewegung von der aerodynamischen Auslegung her keine rueckstellenden Momente mehr, sondern nur noch verstaerkende. Den Drehraten im Pitch wirken also nur die Massentraegheit und keine aerodynamisch erzeugten Momente wie bei konventionell stabiler Auslegung entgegen, dafuer kriegt man Momente, die das Fluzeug in die Stoerungsrichtung bringen wollen.
    Deswegen kann man mit dem EF viel schneller um die Laengsachse ziehen, das Flugzeug reagiert sofort und 'will auch da hin' entgegen dem stabilen Flugzeug, das 'nicht da hin will' und sich ohne massiven anhaltenden Ruderausschlag auch nicht in die Richtung bewegen laesst. Und damit kann man viel engere und schnellere Kurven fliegen, als jemals zuvor mit nem Flieger gleicher Dimensionierung. That's it eigentlich.
    Eigentlich, weil instabil aus o.g. Gruenden auch bedeutet, dass der Pilot ohne technische Assistenz aufpassen muesste wie ein Schiesshund, dass ihm der Vogel nicht um die Nickachse abhaut. Deswegen ist die Laengsbewegung unabhaengig vom Piloten geregelt. Von der Regelung kriegt der Pilot nix mit, er fliegt das Ding wie nen stabiles Flugzeug. Der Regler seinerseits nimmt ueber Sensoren Pitchgeschwindigkeit und noch'n paar andere Werte auf, vergleicht die mit der Stickstellung und sorgt dafuer, dass das Flugzeug nur macht, was der Pilot ihm sagt, sprich gleicht fuer ihn, ohne dass er es mitkriegt saemtliche Stoerungen ueber automatische Ansteuerung der Hoehernruder vorne aus. Damit liegt das Ding auch stabil in der Luft, kann aber beim Kurvenfliegen auf die Agilitaet die die Instabilitaet mit sich bringt voll zurueckgreifen und diese Ausnutzen. "

    Quelle 4: Meine eigene Quelle aus Unterhaltungen mit verschiedenen Fachpersonal:
    "So wie ich es verstanden habe, ist der Eurofighter, wenn man die Canards abmontiert, buglastig stabil. Erst mit Hilfe der Canards (Entenflügel) wird der Eurofighter instabil. Möchte der Pilot die Nase heben, erzeugt der Pilot (bzw. der Flugkontrollcomputer für den Piloten) am Canard einen Auftrieb. Dadurch verschiebt sich der Auftriebsschwerpunkt vor den Gewichtsschwerpunkt, wodurch der EF hecklastig instabil wird.
    Möchte der Pilot allerdings die Nase senken, wird am Canard Abtrieb erzeugt.
    Dadurch verschiebt sich der Auftriebsschwerpunkt weit hinter den Gewichtsschwerpunkt, wodurch der EF buglastig instabil wird.D.h. der EF ist sowohl bug - als auch hecklastig, je nach dem ob die Canards Auf- oder Abtrieb erzeugen."

    Wer hat nun recht :?! :?! :?!

    Interessant wäre beim Eurofighter auch, wo liegt denn nun der Schwerpunkt und der resultierende Gesamtauftriebsschwerpunkt.
    Bedenkt:
    => Das Hauptfahrwerk liegt beim Eurofighter sehr weit vorn, der Schwerpunkt liegt noch weiter davor ! Ich glaube nicht, daß der EF mit halben Tank los fliegt, um sich dann Schwanzlastig zu pumpen!
    => Die Haupttragfläche liegt sehr weit im Heck. Damit ist der Auftriebsschwerpunkt der Tragfläche weit hinten im Heck
    => Die Canards liegen zwar weit vorn, aber sie sind auch sehr klein. Sind die Canards in der Lage, bei positiven Auftrieb den Gesamtauftriebsschwerpunkt nach vorn zu verlagern?

    Fragen über Fragen, :?! :?! bei Antwort dankbar :!: :!:
    G.Andreas
     
  4. #3 Jusia, 23.08.2006
    Zuletzt bearbeitet: 23.08.2006
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    Hopala.............

    Vieles was da steht ist doppelt, meist richtig, aber auch unglücklich ausgedrückt.......ziemlich viel und durcheinander.....



    Das ist ein sehr ausführliches Thema....um da schon mal den Überblick zu bekommen musst Du Dich schon einige Wochen mit dem Thema Flugmechanik, bzw. Flugregelungen auseinandersetzen......


    Möcht nicht die Nacht damit verbringen aber auch was Licht machen:

    Hier wird nämlich in mehreren Koordinatensystemen herumgewurschtelt um das ganz rechnerisch genau zu dokumentieren. Aber das sollte man sich des Nachts im stillen Kämmerlein selbst anlesen.

    Deshalb nur kurz und knapp und für eine Achse:

    Ein Flugzeug ist stabil, solange der Neutralpunkt hinter dem Schwerpunkt liegt.

    Das Stabilitätsmaß ist der Abstand des Schwerpunktes vom Neutralpunkt.


    Soll Folgendes bedeuten:

    Bsp. verlege ich Bleiplatten in meines Flugzeuges Heck,
    wandert der Neutralpunkt nach vorne......
    Dh. mein Flugzeug "dreht um seinen Schwerpunkt nach oben auf"
    Dh. mein Flugzeug arbeitet auch hinfort, in einem kleinen Aktionsradius
    Dh. die Reaktion meines Flugzeuges wird "schneller"

    ....was bei Flugzeugen die z.B. Kampfmanöver fliegen müssen natürlich von Vorteil ist.

    hinzu kommt aber auch.....eine Erhöhung des Lastvielfachen was nicht so schön, weil das geht in die Struktur, das kostet Gewicht .....usw.

    -----Jetzt kommt die Regelung ins Spiel------

    Im obigen Beispiel:

    Ein Flugzeug das Reaktionsfreudiger arbeiten kann, ist auch dementsprechend instabiler. (Hier die Bewegung um die Querachse, also dem Nicken)

    Für den Menschen alleine zu Reaktionsfreudig auch nicht mehr steuerbar........

    Anderes Reglerbeispiel, auch dieser Achse bezogen:

    Um jetzt eine Höhenänderung nach oben vorzunehmen (mit dem Höhenruder) ist ein aufnickendes Moment erforderlich. Der Abtrieb am Höhenruder aber geht auf Kosten des Gesamtauftriebes. Der Abtrieb muss also mit dem Auftrieb Flügel kompensiert werden......

    Abhilfe: Sowohl Klappen als auch Höhrenruder betätigen. Das sog. Lifting.

    Hier ist keine Rotation mehr um den Schwerpunkt erforderlich. Struktur wird nicht wie konventionell belastet, dh. höhere Leistung, geringere Belastung, Gewichtsersparnis.

    Sowas ist Manuell nicht fliegbar. Das geht nur mit Regelungssystemen.

    Eigendlich Ende

    Noch hinzugefügt:

    Das ist nur ein kleines Beispiel das vielleicht schon mal ein wenig aufräumt in dem schwer zu lesenden Chaos......natürlich ist damit auch noch lange nicht alles gesagt, die Aerodynamik gar nicht mal angeguckt dabei.....genauso wie irre Verschiebungen des NP´s

    Der Weg bis dorthin war lang und schwer. PIO´s waren an der Tagesordnung (Pilot Indicatet Oscillation) .....sorry schorsch..........*gg*

    Der gute treue Tornado musste herhalten für viele nette Versuche, 1974 stand er dann mit einem analogen fly-by-wire-Flugregelungssystem das viele Spielereichen schon zuließ.......

    1990 Wurde unser EFA geboren *gg* der mit Hilfe eines vierfach redundanten digitalen "fly by wire" Flugregelunssystems künstlich stabilisiert wurde......

    Von da an war und ist der Kreativität in Sachen "was können instabile Flugzeuge, was stabile nicht können" keine Grenzen mehr gesetzt......
     
  5. #4 Schorsch, 23.08.2006
    Zuletzt bearbeitet: 23.08.2006
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    Schorsch Alien

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    Stabilität - allgemein

    Hallo Flieger und andere,

    das Thema ist tatsächlich bei genauerer Betrachtung nicht trivial, andererseits kann man viele Sachen auch so erklären, dass man es ohne "monatelange Beschäftigung mit dem Thema Flugmechanik" versteht. Das erfolgreiche Vermitteln von Grundlagen der Flugzeugtheorie an "Laien" (konservativ definiert als: Menschen ohne Dipl-Ing vor ihrem Namen :TD: ) erfodert stets auch die Überprüfung des eigenen Verständnisses. Man sehe mir nach, dass ich die ganze Sache nicht mit einem fixen Post abfrühstücke, sondern es in mehreren Episoden auftische. Ich komme später noch in ermüdender Detaillierung zu Eurofighter und co.
    Die von AMeyer gegebenen Beispiele sind teilweise sehr gut, definitiv von Kennern geschrieben. Allerdings leidet bei dieser Materie die Darstellung oft untere der notwendigen Kürze. Ich werde die oben angegebenen Stichpunkte auch noch abdecken, keine Sorge - und keine Eile.

    Nr. 1: Stabilität als solche

    Stabil bedeutet allgemein, dass ein System bei einer Störung von selbst wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt. Einfachstes Beispiel ist das einer Kugel (siehe Abbildung). Da brauche ich nichts weiter zu zu sagen, oder? :TD: (labil = instabil)

    Anhänge:



    Statisch vs. Dynamisch:
    Stabil heißt nicht immer stabil. Im Normalfall reden wir von "statischer" Stabilität. Das heißt, dass in einem System immer eine Kraft auftritt, welche das System in die Ruhelage zurückbringen möchte. "Dynamisch" heißt aber noch mehr. Systeme schwingen, die Kugel wird wenn ausgelenkt nicht einfach beim Erreichen der Mitte stehenbleiben, sie wird auf der anderen Seite weiterrollen. Irgendwann wird sie zur Ruhe kommen.
    Wenn ein System nach einer endlichen Zeit zum Stillstand kommt, nennen wir das dann nicht nur statisch stabil, sondern auch dynamisch stabil. Aber es muss nicht so kommen: Es kann auch sein, dass ein System zwar zurück Richtung seiner Ruhelage schwingt, jedoch mit jedem "Durchlauf" sich weiter aufschaukelt. Dann haben wir den Fall eines statisch stabilen aber dynamisch instabilen Systems.

    Dazu einige Grundsätze:
    Ein statisch instabiles System (siehe Kugel rechts) ist immer dynamisch instabil.
    Ein statisch indifferentes System ist auch dynamisch instabil.
    Ein statisch stabiles System ist meist dynamisch stabil, muss es aber nicht sein. Bei etwa 95% der Systeme ist es so, aber in einigen Sonderfällen (und huch, in der Luftfahrt gibt es solche) ist es anders.

    So, soweit erstmal. Mehr dazu später.
     
  6. #5 PharaoKai, 23.08.2006
    PharaoKai

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    Ich finde die Beschreibung von Jusia schon sehr passend! :cool:
     
  7. #6 AMeyer76, 23.08.2006
    Zuletzt bearbeitet: 23.08.2006
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    Wie ich schon sagte, es geht mir nicht um die Definition von Schwanzlastigkeit und die daraus resultierende Instabilität in der Längsneigung.
    Sondern wie ist der Eurofighter konstruiert? Nicht das ich darauf eine genaue Antwort erwarte. Doch nach allem was ich bisher weiß, ist der Eurofighter im horizontalen, unterschallschnellen Geradeausflug nicht Schwanzlastig. (Siehe Beschreibung oben)
    Daher dreht sich mir jedes mal der Magen um, wenn jemand behauptet, einschl. der Hersteller in Presseerklärungen, der Eurofighter ist Schwanlastig.
    Das ist alles.

    G. Andreas
     
  8. #7 Der Flieger, 25.08.2006
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    Hallo zusammen
    Wie soll ich Schorsch's "Stabilität als solche" interpretieren? Ich komme da ja schon einigermassen draus, aber was hat das genau mit der gesuchten Erklärung .... ist ein Flugzeug stabil... zu tun (ist mir schon klar, dass das Wort Stabilität erklärt hat, aber ich kann das nicht soganz auf die Jets übertragen):?!
    Aber danke für die Infos im allgemeinen, ich weiss schon ziemlich mehr:TD:
     
  9. coldie

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    Noch ne Frage: Ist ein Hubschrauber bezüglich roll und pitch-Bewegungen grunsätzlich instabil? Wie ist es bei Hubschraubern mit zwei Hauptrotoren?
     
  10. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    Um einer besseren Einordnung des Themas Hubschrauber und Stabilität dienlich zu sein, habe ich dazu ein Thema im Hubschrauberforum eröffnet. Hier lang
     
  11. #10 Wurzel, 25.09.2006
    Zuletzt bearbeitet: 25.09.2006
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    Ich wollte hier mal meine Erfahrungen in dieses Thema einbringen:
    bei normalen zweidimensionalen Systemen (z.B. Auto) ist die Stabilitaet meiner Meinung nach gewaehrleistet, wenn der Massenschwerpunkt hinter dem Antriebsschwerpunkt liegt
    das Beispiel des LKW, der entweder einen 1 oder auch 2 achsigen Anhaenger zieht oder schiebt, ist absolut anschaulich und auch vollkommen schluessig und stichhaltig
    egal was der Anhaenger so veranstaltet oder welche Kraefte (z.B. Wind) auch immer auf ihn einwirken, sollte er gezogen werden, wird er IMMER bestrebt sein, in die stabile, gezogene Richtung zurueck zu kehren
    sollte er geschoben werden, ist dies anders, er hat staendig das Bestreben, auszubrechen, ich denke, das liegt auf der Hand
    wenn man das nun auf das Flugzeug transformiert, dann kann man dort zumindest erst einmal sagen, dass das Flugzeug ganz allgemein stabil ist, solange die gesamtresultierende Vortriebskraft vor dem Massenschwerpunkt liegt, das Flugzeug also seine Massen "ziehen" muss
    das Problem besteht nur darin, dass bei dem Flugzeug eine dritte Dimension dazukommt, und dann wird es etwas komplizierter
    ich will versuchen das zu veranschaulichen:
    der LKW bewegt sich nur in 2 Dimensionen, er bewegt sich in ihnen frei, und sein Vortrieb ist in diesen 2 Dimensionen in der allerersten Naeherung gleich
    es wirken in der X-Richtung etwa vergleichbare Kraefte wie in der Y-Richtung, z.B. Wind
    fuer ihn ist seine Haubtbewegungrichtung diejenige, in die er sich gerade ohne Lenkereinschlag bewegt, also die gerade Richtung, und wir nennen sie X-Richtung, lenkt er ein, kommt auch ein Y-Anteil dazu, und schon aendert er seine Richtung, aber der Anhaenger befindet sich, so wie der Gesamtmassenschwerpunkt, immer noch, ich sag mal, ein ganzes Stueck hinter dem Hauptantriebsschwerpunkt (den antreibenden Hinterraedern der Zugmaschine), ich wiederhole, IMMER
    also ist das Verhaeltnis des Antriebsschwerpunktes im Verhaeltnis zum Gesamt-Massenschwerpunktes vollkommen Richtungsunabhaengig
    nun zum Jagdflugzeug
    wuerde, spasseshalber, das Flugzeug wie ein Auto fungieren, also immer nur "auf dem Fahrwerk rollen", dann koennte man es mit dem LKW vergleichen, liegt also der Gesamtmassenschwerpunkt des "fahrwerkrollenden" Jaegers hinter dem Hauptantriebs/Vortriebsschwerpunkt, ist der "fahrwerkrollende" Jaeger stabil, vollkommen stabil in unserem vorgegebenen Sinne;
    liegt er jedoch davor, ist er instabil
    doch nun zur dritten Dimension
    da kommt nun die Kraft dazu, die als notwendige, willkommene Kraft uns erst erlaubt, die dritte Dimension zu nutzen, und das ist die Auftriebskraft, durch die Haupttragflaechen, und, wie beim Eurofighter, auch noch durch die Canards;
    also muessen wir, wenn wir nun auch die dritte Dimension mit einfliessen lassen, eben diese Auftriebskraft in der Z-Richtung mit einfliessen lassen, quasi mit verrechnen;
    man muss sich ja nur mal vergegenwaertigen, wie ein flugzeug manoevriert;
    wenn es eine Kurve fliegen will, dann legt es sich erst auf die Seite, in welche es will, und "nickt" dann quasi nach oben;
    wenn man laenger darueber nachdenkt, dann stellt man sehr schnell fest, dass die nickende Bewegung die haupt-Richtungsaendernde Bewegung eines Flugzeuges ist, und es eben nicht wie ein LKW einfach direkt einlenkt (ja ich weiss, es gibt wendige Flugzeuge, die koennen solche Manöver fliegen, aber sowohl solche Kunststuecke als auch Verktorschubantrieb lassen wir zumindest fuer den Moment mal aussen vor)
    und noch etwas kommt dazu:
    waehrend ein LKW nur seine zwei Dimensionen hat, in denen er NUR seine Bewegungsrichtung aendern kann, sind dem Flugzeug alle Freiheiten Gegeben, nicht nur auch in der dritten, der Z-Richtung seine Bewegungsrichtung zu aendern, sondern auch in allen drei Ebenen, also X (Laengsachse), Y (Quaerachse) und Z (Hochachse) den Winkel zu variieren, und das ist nun das komplizierte daran;
    ein LKW kann dies nicht, also sich auf die seite oder auf den Kopf zu stellen;
    aber was bedeutet dies nun:
    wenn man sich eine Kugel anschaut, so ist ihr Gesamt-Massenschwerpunkt genau im Zentrum, und, was die Einzelschwerkunkte in X, Y und Z-Richtung angeht, AUCH! (vorrausgesatzt, die Dichte der Kugel ist homogen)
    wenn man sich jedoch den Gesamt-Massenschwerpunkt eines Objektes anschaut, dass nicht nur eine asymetrische Form hat sondern eine inhomogene Dichte aufgrund unterschiedlicher Materialien und Hohlraeumen/Einbuchtungen, so sollte wirklich jedem sehr schnell klar sein, dass der Gesamtmassenschwerpunkt in keinster Weise mit den Schwerpunkten der einzelnen Achsen uebereinstimmt!
    Wuerde man das Flugzeug senkrecht von vorn nach hinten durchschneiden, so wuerde die linke Seite "in etwa" gleich aufgebaut sein wie die rechte, und somit die Resultierende mehr oder weniger genau auf der Hauptvortriebsachse liegt, was ja auch sehr sinnvoll ist; wer wuerde ein Flugzeug fliegen wollen, dass staendig etwas zu einer Seite geneigt ist ^^
    sicherlich kann man dem mit etwas mehr Gegensteuern entgegenwirken, oder etwas mehr Sprit auf der anderen Seite transportieren, was ja durch umpumpen auch gemacht wird, oder durch noch andere Massnahmen, aber prinzipiell ist in Y-Richtung eine Symmetrie vorhanden
    wenn man den Bug vom Heck trennt, quasi dort senkrecht durchschneidet, wo der Schwerpunkt zwischen Bug und Heck liegt, dann wuerde man recht weit hinten schneiden muessen, da Bug und Heck nicht symmetrisch und auch nicht Massen-Gleichverteilt sind
    aehnliches ist zu beobachten, wenn man das Flugzeug horizontal aufschneidet; je nachdem, ob der Jaeger ein Tief- oder Hochdecker ist, wuerde der Schwerpunkt weiter oben oder weiter unten liegen
    alle drei resultieren natuerlich im Gesamtmassenschwerpunkt, aber sie liegen nicht all drei zwangslaeufig in genau diesem Punkt, das koennen sie, so wie z.B. bei der Kugel, aber das muessen sie nicht
    Nun zum Auftrieb :
    dort ist es im gegensatz zum Vortrieb genau anders rum (mir geht es hier nicht um das Prizip des Auftriebs sondern nur darum, wie man stabilitaet oder instabilitaet gewaehrleistet)
    dazu eine kleines, vielleicht etwas unsauberes Gleichnis, das es veranschaulichen soll, und ich muss gestehen das ist nun reine Spekulation meinerseits!
    man betrachte nur ein klassisches Windrad mit senkrechtem Segel zur automatischen Ausrichtung des Windrades zum Wind:
    er drueckt das senkrechtstehende Segel immer dort hin, wo es dem Wind den geringsten Widerstand leistet, damit das Windrad richtig zum Wind steht
    das senkrechte Segel wird immer hinter die Drehachse, zur Wind-abgewandten Seite geschoben, dadurch stabilisiert es sich gegenueber dem Wind immer zur neutralen Position
    will man also eine instabile Konstruktion, so sollte man den Wind immer vor der Drehachse schieben lassen;
    Was bedeutet dies alles nun;
    da, wie ich ja weiter oben angefuehrt habe, bei der Diskussion um die Wendigkeit eines Jaegers neben dem Rollen die wichtigste Bewegungsrichtung des Flugzeuges wohl die Nick-Bewegung und dessen Ausfeuhrungsgeschwindigkeit ist, will ich darauf mal ganz konkret eingehen:
    meines Erachtens ist fuer diese Bewegung das Flugzeug erst dann instabil und somit gewollt wendig, wenn der Neutralpunkt, also der Auftriebsschwerpunkt vor, und der Vortriebsschwerpunkt hinter dem Horizontal-Massenschwerpunkt liegt; die Canards werden so angestellt, dass sie den Bug des Jaegers mit Hilfe des Luftstroms nach oben druecken, und die Triebwerke die Masse von hinten schieben;
    mehr noch, je weiter sowohl der Neutralpunkt vor als auch der Vortriebsschwerpunkt hinter dem Massenschwerpunkt liegt, desto instabiler und somit auch wendiger aber auch unbeherrschbarer wird der Jaeger;
    sollte ich Fehler im denken, beschreiben oder beim Vergleichen gemacht haben, so berichtigt mich bitte
     
  12. #11 Schorsch, 25.09.2006
    Schorsch

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    Hallo Wurzel,
    willkommen im FF.
    Danke, dass Du Dir so viel Mühe gegeben hast. Die Vergleiche mit dem LKW sind ja sehr interessant zu lesen.

    Das stimmt je nach Betrachtungsweise. Normalerweise ist eine Nickbewegung eine Bewegung um die Querachse des Flugzeuges. Das geschieht aber eigentlich nicht, jedenfalls nicht in einer normal geflogenen Kurve. Die einzige Nickbewegung entsteht durch leichte Erhöhung des Anstellwinkels um den notwendigen Mehrauftrieb zu erzeugen, welcher durch Anwinkelung des Auftriebvektors nötig ist. Diese ist aber mit Erreichen eines stationären Zustandes zuende. (auch eine Kurve ist ein stationärer Flugzustand)

    Auch dieser Gedanke mit der "Antriebsschwerpunkt" ist interessant. Und er ist sehr entscheidend für bestimmte Konfigurationen, so etwa Zivilflugzeuge mit Triebwerken unterhalb des Schwerpunktes und weit auseinander. Bei Kampfflugzeugen ist es meist nicht ganz so entscheidend, da die Antriebsachse ziemlich genau mit dem Schwerpunkt zusammen fällt. Das ist auch wichtig, da ansonsten jede Schubänderung ausgeregelt werden muss.
     
  13. Hirsch

    Hirsch Flieger-Ass

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    Dazu dürfte ja auch in entsprechendem Maße die Höhensteuerung beitragen. Das Höhenleitwerk verursacht durch seine Anströmung ein Moment um die Querachse, das man auch gezielt zur Stabilisierung der Fluglage nutzt (jedenfalls in "normalen" Luftfahrzeugen, bei denen dieses am Rumnpfende ist. Bei den Entenflügeln sieht's ja z.T. wohl etwas anders aus.). Jeder Segelflieger kennt ja schon die Trimmung... und normalerweise ist das Flugzeug dann um die Querachse einigermaßen stabil und kann sich Störungen in Grenzen widersetzen.
     
  14. #13 Wurzel, 26.09.2006
    Zuletzt bearbeitet: 26.09.2006
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    nun, ich denke auch, dass die Antriebsachse wuenschenswerter Weise auf der Luftwiderstandsachse und der Schwerpunktachse liegt, natuerlich, aber eben nur auf der Achse, der tatsaechliche Schwerpunkt selber liegt meines Erachtens, je nach gewuenschter Stabilitaet oder Instabilitaet davor oder dahinter;
    ich glaube mich zu erinnern, dass es mal irgendein X-Flugzeug gab, ich glaube die X5, der erste Schwenkfluegler, dar den Aussagen seines Testpiloten zufolge unheimlich schwer zu fliegen war, da die Vortriebsachse, die resultierende Luftwiderstandsachse und die Schwerpunktachse alle woanders lagen, so dass man die Trimmung, oder sagen wir mal, den statischen Anstellwinkel der Hoehenleitwerke staendig veraendern musste, abhaengig von Geschwindigkeit und vermutlich noch anderen Faktoren
     
  15. #14 Der Flieger, 11.10.2006
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    zuerst mal vielen dank für die infos. es ist 'ne recht komplizierte sache mit der in/stabilität. egal, aber bei etwas komme ich nich nicht ganz draus: bei verkehrsflugzeugen (zb. a320, etc.) liegt der auftriebsschwerpunkt vor dem massenschwerpunkt (deutet darauf hin , dass das flugzeug instabil wäre -ich weiss, es ist nicht so!) und gleichzeitig liegt der vortriebsschwerpunkt auch vor dem massenschwerpunkt (deutet darauf hin, dass das flugzaug stabil ist) anscheinend scheint es mehr einfluss zu haben, dass der vortriebsscherpunkt vor dem massenschwerpunkt liegt, oder wie muss ich das verstehen. (oder ist mir 'n fehlerchen unterlaufen, und der auftriebsschwerpunkt liegt hinter dem massenschwerpunkt:D ??)

     
  16. #15 Schorsch, 11.10.2006
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    Schwerpunkt ist vor Neutralpunkt (=Auftriebsschwerpunkt).

    Triebwerk tut zur direkten Stabilität nichts zur Sache. Nicht verwirren lassen. Daher streiche "Antriebsschwerpunkt" aus Deinen Überlegungen.
     
  17. #16 Der Flieger, 11.10.2006
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    OK ,aber eine Frage habe ich denoch:
    seht euch mal diese zeichnung an. ist das wirklich so, zb. beim a320 mit dem auftriebsmittelpunkt(AM) und dem massenschwerpunkt(MS)?????:confused:
     

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  18. #17 Markus_P, 11.10.2006
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    :confused: ja was denn nun??

    Na, Deine Skizze scheint mir logischer, der Massenschwerpunkt liegt vor dem Auftriebsmittelpunkt, erzeugt somit ein Nickmoment- die Nase will nach unten- Das Höhenleitwerk sorgt für den Momentausgleich
     
  19. Wurzel

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    meines Erachtens wird bei diesen grossraum-personen-flugzeugen angestrebt, den Auftriebsschwerpunkt so nahe wie moeglich an den Massenschwerpunkt anzunaehern, was in einer meines Erachtens nach gewollten veolligen Neutralitaet resultieren wuerde; quasi ein ausbalanciertes System
     
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  21. #19 Der Flieger, 15.10.2006
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    OK, das klingt auch noch einleuchtend.
     
  22. #20 Der Flieger, 15.10.2006
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    Alsooo, nach 2 voll geschriebenen Seiten fasse ich die Antwort auf meine Frage mal zusammen:

    Instabil ist ein Flugzeug dann, wenn der Auftriebsmittelpunkt vor dem Massenschwerpunkt ist punkt


    Ich denke das sollte richtig sein, sonst muss ich etwas total falsch verstanden haben:TD:
     
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Thema: Wann ist ein Flugzeug instabil und wann nicht?
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