Beeinflussen Kreiselkräfte (von rotierenden Motoren) das Gieren oder Nicken erheblich?

Ja. Dies gilt umso mehr, je höher die Trägheit und Geschwindigkeit der rotierenden Massen und je geringer die Regelautorität ist. Während die Kreiselkräfte eines Jets im regulären Flug aufgrund der hohen Dämpfung durch die Flügel und das Heck vernachlässigbar sind, können sie im Schwebeflug dominant werden. Beim Bristol-Siddeley Pegasus- Triebwerk der Kestrel-, Harrier- und AV-8B-Sprungjets muss die Niederdruckspule in entgegengesetzter Richtung zur Hochdruckspule laufen, um die Kreiseleffekte auszugleichen. Wäre dies nicht der Fall, würde eine Gierbewegung eine Nickbewegung erzeugen und umgekehrt. Wenn Sie auf einem Jet sitzen, dessen Schubkraft Ihrem Gewicht entspricht, bewirkt eine nur leichte Neigung dieses Jets nach vorne oder hinten eine schnelle Verschiebung Ihrer Position, sodass jedes Manövrieren im Schwebeflug extrem schwierig wird.

^{USMC AV-8B Harrier im Schwebeflug ( Bildquelle , © Richard Seaman 2001)}

Im Allgemeinen wurde eine Gegenrotation von Motorteilen verwendet, um Kreiseleffekte zu reduzieren. Sie wurden erstmals im 1. Weltkrieg bei Kreiskolbenmotoren zu einem Problem. Bei einem Kreiskolbenmotor ist die Kurbelwelle am Flugzeug befestigt, und sowohl der Zylinderblock als auch der Propeller drehen sich. Dies sorgt für eine bessere Kühlung bei niedriger Drehzahl und erzeugt einen Schwungradeffekt, sodass der Motor ruhiger läuft. Aber wenn Sie gieren, neigt der Kreiseleffekt das Flugzeug nach oben oder unten, sodass jedes präzise Manövrieren sehr schwierig wird.

Mit zunehmender Motorleistung in den Jahren 1916 und 1917 wurde dieser Effekt so stark, dass Getriebemotoren entwickelt wurden, bei denen sich die Zylinder in eine Richtung und der Propeller in die entgegengesetzte Richtung drehten. Infolgedessen hatte der Propeller in Luft nur die halbe Drehzahl wie beim Zylinderblock. Dies führte zu einer großen Propellereffizienz, aber auch zu großen Propellerdurchmessern, sodass Flugzeuge mit diesen Motoren ein hohes Fahrwerk benötigten. Unten ist ein Bild einer Roland D XVI mit einem gegenläufigen Rotationsmotor Siemens & Halske III aus dem Jahr 1918. Dies war für seine Zeit ein hervorragendes Kampfflugzeug mit fast keiner Kreiselkupplung.

^{Roland D XVI ( Bildquelle )}

Im Allgemeinen sind Strahltriebwerke empfindlich gegenüber Manövrieren: Sich ändernde Lastfaktoren werden die Spulen zwischen ihren Lagern verbiegen, so dass das Spitzenspiel sowohl der Turbine als auch des Kompressors groß genug sein muss, um einen Kontakt unter G-Kräften oder beim Rollen mit einem Flügel zu vermeiden. montierter Motor. Jeder Motorhersteller veröffentlicht einen Lastfaktorrahmen, innerhalb dessen der Motor sicher betrieben werden kann. Eine Erweiterung dieser Hüllkurve verringert den Motorwirkungsgrad, da die Spalte zwischen den rotierenden Teilen und dem Motorgehäuse mit dem maximalen Lastfaktor wachsen müssen.

Die Antwort ist ja. Gyroskopische Kräfte sind ein Faktor bei Propeller-angetriebenen Flugzeugen, aber im Allgemeinen nicht bemerkbar bei einem stabilen ("God Fearing") Flugzeug im Reiseflug.

Kreiseleffekte werden jedoch in mehreren Bereichen des Flugbereiches eines propellergetriebenen Flugzeugs bemerkbar. Einer der bekanntesten Bereiche sind dramatische Änderungen der Nicklage bei niedrigen Geschwindigkeiten. Spornradflugzeuge sind während des Startlaufs besonders empfindlich. Schnelle Übergänge von einer Drei-Punkt-Lage zu einer Radlage während des Bodenrollens verursachen merkliche und unerwünschte Giereingaben aufgrund der gyroskopischen Präzession zusätzlich zu Änderungen des P-Faktors. Während des Starts in einem typischen Spornradflugzeug mit einem Propeller, der sich vom Cockpit aus gesehen im Uhrzeigersinn dreht, giert es nach links, wenn das Heck während der Startrolle angehoben wird, und erfordert ein rechtes Seitenruder, um der gyroskopischen Präzession entgegenzuwirken. Ebenso bei einer Radlandung,

Fortgeschrittene oder unbegrenzte Kunstflugflugzeuge fliegen oft Kreiselmanöver wie den Lomcevak, der die Kreiselpräzession nutzt, um Taumelkräfte in Manöver zu induzieren. Sogar Loopings, Hammerhead-Stalls usw. erfordern ein erhebliches Seitenruder oder andere Steuereingaben, um der Präzession des Propellers bei langsameren Geschwindigkeiten entgegenzuwirken.

Ein noch nicht erwähnter Bereich, in dem Kreiseleffekte signifikant sind (sowohl bei Jets als auch bei Propellern), ist Spin . (Auf Englisch klingt es fast tautologisch :) Spin beinhaltet immer erhebliche Winkelgeschwindigkeiten - bei sehr begrenzter Steuerautorität.

(In gewisser Weise ähnelt dies den von Carlo Felicione erwähnten Auswirkungen auf den Kunstflug.)

Aufgrund von Kreiseleffekten des Triebwerks/der Triebwerke haben die meisten Flugzeuge unterschiedliche links- und rechtsdrehende Eigenschaften. Bis zu dem Punkt, an dem beispielsweise Linksdrall fast nicht wiederherstellbar ist, während Rechtsdrall leicht wiederherstellbar wäre. Dies gilt auch für das Einleiten des Trudelns: Das Flugzeug neigt möglicherweise eher dazu, in eine Richtung ins Trudeln zu geraten als in die andere.

Sie sehen Kreiseleffekte, wenn Sie sich Kämpfer aus dem 1. Weltkrieg ansehen. Zitat aus dem Wikipedia-Artikel über das Sopwith Camel :

Der Typ verdankte sowohl seine extreme Manövrierfähigkeit als auch seine schwierige Handhabung der engen Platzierung von Motor, Pilot, Kanonen und Treibstofftank (etwa 90% des Flugzeuggewichts) innerhalb der vorderen sieben Fuß des Flugzeugs und dem starken Kreiseleffekt von die rotierende Masse der Zylinder, die Rotationsmotoren gemeinsam haben.

Zum Vergleich: Eine 777-300ER hat ein maximales Startgewicht von 775.000 Pfund ( Referenz ), während ein GE90-94B-Triebwerk 16.644 Pfund wiegt, von denen nicht alle rotieren würden. Wenn wir also davon ausgehen, dass die Hälfte des Gewichts rotierende Masse ist (wahrscheinlich hoch, aber ich weiß es nicht), beträgt die rotierende Masse beider Motoren nur etwa 2% der Gesamtmasse.

Schließlich sind mir keine gegenläufigen Strahltriebwerke bekannt, was bedeuten würde, dass die Kräfte nicht zu spürbar sind.

Ja, Gasturbinen können bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten merkliche Kreiseleffekte haben. Aus diesem Grund hat die Harriers RR Pegasus gegenläufige Spulen.