Bisher haben wir die Kräfte gesehen, die das Flugzeug in der Luft halten, und die Grenzen der Tragfläche. In diesem Schritt geht es darum, wie der Pilot das Flugzeug steuert. Ein Auto fährt nur nach links und rechts; ein Flugzeug bewegt sich in drei Dimensionen.
Die drei Achsen
In der Luft dreht sich ein Flugzeug um drei gedachte Achsen. Alle drei schneiden sich im Schwerpunkt des Flugzeugs. Bewegen sich die Ruder, dreht die von ihnen erzeugte Kraft das Flugzeug um diesen Punkt.
- Längsachse: Verläuft von der Nase zum Heck. Die Bewegung um diese Achse heißt Rollen.
- Querachse: Verläuft von einer Flügelspitze zur anderen. Die Bewegung um diese Achse heißt Nicken; die Nase hebt oder senkt sich.
- Hochachse: Verläuft von oben nach unten durch das Flugzeug. Die Bewegung um diese Achse heißt Gieren; die Nase dreht nach links oder rechts.
Querruder: Steuerung um die Längsachse
Die Querruder sind die beweglichen Flächen am äußeren hinteren Teil der Tragflächen und bewegen sich gegensinnig. Für eine Rechtsrolle geht das rechte Querruder nach oben und das linke nach unten.
Das nach unten ausschlagende Querruder erhöht den Auftrieb seiner Tragfläche; das nach oben ausschlagende verringert den Auftrieb der eigenen, also der gegenüberliegenden Tragfläche. Dieser Auftriebsunterschied rollt das Flugzeug um die Längsachse.
Höhenruder: Steuerung um die Querachse
Das Höhenruder ist die bewegliche Fläche hinten am Höhenleitwerk. Ziehen Sie den Steuerknüppel zu sich, schlägt das Höhenruder nach oben aus. Am Heck entsteht eine abwärts gerichtete Kraft, das Heck geht nach unten und die Nase nach oben.
Das Höhenruder steuert nicht nur die Höhe, sondern auch den Anstellwinkel. Wie wir im vorigen Schritt gesehen haben, entscheidet der Anstellwinkel über den Strömungsabriss. Deshalb ist das Höhenruder das wichtigste Ruder gegen das Überziehen.
Seitenruder: Steuerung um die Hochachse
Das Seitenruder ist die bewegliche Fläche hinten am Seitenleitwerk. Schlägt es nach rechts aus, drückt es das Heck nach links und die Nase dreht nach rechts. Das Seitenruder dient zum Lenken beim Rollen am Boden und dazu, Kurven in der Luft sauber (koordiniert) zu fliegen.
Wie kurvt ein Flugzeug eigentlich?
In der Luft kurvt ein Flugzeug nicht mit dem Seitenruder, sondern durch Querneigung. Neigt sich das Flugzeug, neigt sich auch der Auftrieb der Tragfläche. Die waagerechte Komponente des Auftriebs zieht das Flugzeug zum Kurvenmittelpunkt, so wie sich ein Radfahrer in die Kurve legt. Deshalb beginnt eine Kurve mit Querlage über die Querruder. Um keine Höhe zu verlieren, wird zusätzlich etwas Höhenruder gezogen. Im vorigen Schritt haben wir gesehen, dass dies das Lastvielfache und die Überziehgeschwindigkeit erhöht.
Negatives Wendemoment: Warum braucht man auch das Seitenruder?
Wenn Sie Querruder geben, erhöht das nach unten ausschlagende Querruder nicht nur den Auftrieb, sondern auch den Widerstand. Die steigende Tragfläche bleibt daher etwas zurück, und die Nase des Flugzeugs will entgegen der gewünschten Kurvenrichtung gieren. Das nennt man negatives Wendemoment (adverse yaw).
Piloten gleichen es aus, indem sie gleichsinnig zum Querruder etwas Seitenruder geben. So kurvt das Flugzeug sauber, ohne zu schieben. Bei vielen Modellflugzeugen werden die Querruder außerdem so eingestellt, dass sie nach unten weniger und nach oben mehr ausschlagen (Querruderdifferenzierung), um diesen Effekt zu verringern.
Steuerung beim Modellflugzeug
Die häufigste Belegung bei Modellflug-Fernsteuerungen ist Mode 2:
- Linker Knüppel: auf/ab Gas, links/rechts Seitenruder
- Rechter Knüppel: auf/ab Höhenruder, links/rechts Querruder
Selbst ausprobieren
Bewegen Sie die Knüppel einer Mode-2-Fernsteuerung mit den Schiebereglern unten. Sehen Sie, in welche Richtung jedes Ruder ausschlägt und wann das negative Wendemoment auftritt.
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Der nächste Schritt
Wir haben gesagt, dass alle drei Achsen durch den Schwerpunkt gehen. Liegt dieser Punkt an der falschen Stelle, hat selbst der beste Pilot Mühe, das Flugzeug zu beherrschen. Im nächsten Schritt behandeln wir den Schwerpunkt und das Auswiegen eines Modellflugzeugs.
Quellen
- Federal Aviation Administration (FAA). Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge (FAA-H-8083-25C). Kapitel 6: Flight Controls; Kapitel 5: Aerodynamics of Flight
- NASA Glenn Research Center. Ailerons
- NASA Glenn Research Center. Airplane Parts and Function
- NASA Glenn Research Center. Aircraft Center of Gravity
Dieser Beitrag wurde von SVR AEROTECH unter Verwendung der oben genannten Quellen eigenständig verfasst; die Abbildungen gehören SVR AEROTECH. Zitierte Informationen gehören den jeweiligen Quellen.