Drehen sich Turbinentriebwerke in mehrmotorigen Flugzeugen in entgegengesetzte Richtungen, um das Drehmoment auszugleichen?

Das Drehmoment ist aufgrund der effektiven Rolldämpfung eines Flügels weniger ein Problem, aber Kreiseleffekte und Propellerwäsche sind wichtig. Kreiseleffekte wurden erstmals im Ersten Weltkrieg zu einem Problem bei Rotationsmotoren. Bei einem Rotationsmotor 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 eines Roland D XVI mit einem gegenläufigen Kreiskolbenmotor von Siemens & Halske III aus dem Jahr 1918 ( Quelle ). Dies war für seine Zeit ein hervorragendes Kampfflugzeug mit fast keiner Kreiselkupplung.

Heutzutage verwenden Hochleistungs-Propellerflugzeuge in der Regel identische Motoren, aber links- und rechtsgängige Getriebe, sodass die Propeller in beide Richtungen laufen. Dies liegt weniger an Gyro-Effekten als vielmehr an der Erzeugung gutartiger Stall-Eigenschaften. Die Propellerwäsche eines Propellers erhöht den lokalen Anstellwinkel am Flügel auf der einen Seite und verringert ihn auf der anderen Seite, sodass der Flügel zuerst auf der Seite mit dem größeren Anstellwinkel abreißt. Befindet sich diese Seite immer rechts von den Propellern, rollt das Flugzeug nach rechts in einen Strömungsabriss. In der Zeit des Zweiten Weltkriegs verwendeten eine Reihe von mehrmotorigen Flugzeugen links- und rechtsdrehende Motoren, um die Propellerwäsche aufzuheben.

Bei Jets sind die rotierenden Trägheiten viel kleiner, weil die Durchmesser kleiner sind. Aber es gibt eine Ausnahme: Beim Bristol-Siddeley Pegasus- Triebwerk der Kestrel-, Harrier- und AV-8B-Sprungjets muss die Niederdruckspule in entgegengesetzter Richtung zur Hochdruckspule laufen, um ihre 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, führt eine nur leichte Neigung dieses Jets nach vorne oder hinten zu einer schnellen Verschiebung Ihrer Position, sodass jedes Manövrieren im Schwebeflug extrem schwierig wird.

USMC AV-8B Harrier im Schwebeflug ( Bildquelle )

Triebwerke von Verkehrsflugzeugen drehen in die gleiche Richtung. Das Drehmoment ist bei Jets nicht so sehr ein Problem wie bei Propellern.

Viele mehrmotorige Propellerflugzeuge haben Propeller, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Bei Turbinenmotoren kann dies in einem Getriebe erfolgen, damit auf beiden Seiten der gleiche Motor verwendet werden kann.

Einige Turbinenmotoren, wie der PT6, haben zwei Turbinen, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen, aber die Propellerreibung erzeugt ein zusätzliches Drehmoment in einer Richtung.

Bei einmotorigen Flugzeugen ist der Motor manchmal in einem leichten Winkel montiert, um die Wirkung des Propwash (und vielleicht des Drehmoments?) zu verringern. Der Propwash verursacht ein Ungleichgewicht bei niedriger Geschwindigkeit und hoher Leistung, wenn das absteigende Blatt dazu neigt, Luft nach unten über den Flügel auf dieser Seite zu drücken, und umgekehrt für das aufsteigende Blatt.

Unmittelbar nach dem Start wird das Ruder eines einmotorigen Flugzeugs normalerweise bis zu einem gewissen Grad niedergedrückt, um das ungleichmäßige Drehmoment und den Propellerwind auszugleichen. Dies kann manuell, mit Trimmeinstellungen oder beidem erfolgen.

Bei höheren Geschwindigkeiten ist die Wirkung des Propellerdrehmoments nicht so stark spürbar, da die Flügel vom Luftstrom "fester" gehalten werden.

Lassen Sie uns in Bezug auf Jets eine kurze und bissige Antwort geben: Es geht um Effizienz.

Wenn ein Teil eines Triebwerks beschädigt ist, wird das Triebwerk höchstwahrscheinlich ersetzt und repariert, während das Flugzeug mit einem anderen Triebwerk fliegt. Ein Motor, der sich im Uhrzeigersinn dreht, und ein Motor, der sich gegen den Uhrzeigersinn dreht, sind zwei verschiedene Motoren. Lassen Sie uns jetzt ein paar einfache wirtschaftliche Überlegungen anstellen: Ist es effizienter, nur einen zusätzlichen Motor zu haben, den Sie verwenden können, unabhängig davon, welcher Motor ausgefallen ist, oder ob Sie einen zusätzlichen Motor für jede Seite benötigen? Die wirtschaftlichste Wartungslösung besteht eindeutig darin, sicherzustellen, dass beide Jets unabhängig von der Seite der Flugzeugzelle, an der sie befestigt sind, identisch und somit austauschbar sind.

Als jemand, der kein Wissenschaftler ist, ist der Drehmomenteffekt bei Strahltriebwerken tatsächlich vernachlässigbar.

Wie wäre es mit Requisiten? Der größte Faktor, der sich auf Propeller auswirkt, ist, dass ein aufsteigendes Blatt weniger Auftrieb (in Vorwärtsrichtung) liefert als ein absteigendes Blatt. Wenn Sie nun zwei gleichsinnig drehende Triebwerke auswählen und diese an den Flügeln eines Flugzeugs anbringen, hat die eine Seite das absteigende Blatt außen und die andere Seite innen – jetzt haben Sie ein kritisches Triebwerk. Wenn der Motor, bei dem sich das absteigende Blatt innen befindet (kritischer Motor), ausfällt, erzeugt er ein stärkeres Gieren, als wenn der andere Motor ausfällt. Jetzt müssen Sie abwägen, ob die Sicherheit und das strukturelle Design es Ihnen erlauben, zwei Motoren in die gleiche Richtung drehen zu lassen.

Turbinentriebwerke der gleichen Familie drehen sich alle in die gleiche Richtung. Stellen Sie sich vor, Sie müssten einen Turbinenmotor bauen, der sich entgegengesetzt dreht. Die Kosten wären übertrieben. Die Fluggesellschaften würden doppelte Ersatzteile für die Triebwerke inventarisieren.