Erlaubt Fly-by-Wire kleinere Heckflossen (Fläche und Dicke) für Jetliner?

Nach viel Google-Fu ist es für die 777 ein erstaunliches Ja (dass jemand doch Recht hatte).

Aus einem ICAS-Papier von 1996 (siehe PDF-Seiten 2, 4 und 5) über die Innovationen der 777 geht hervor, dass die Verwendung entspannter Stabilitäts- und FBW-Gesetze tatsächlich dazu beigetragen hat, den Heckbereich und sein Gewicht zu reduzieren:

Das Papier erwähnt eine Rad- / Ruderkreuzung. Das Rad ist hier das Joch. Vor der 777 bemaß Boeing das Heck basierend auf der Steuerung eines Triebwerkausfalls während des Fluges nur mit dem Joch. Diese digitale Überkreuzung erlaubte der kleineren Flosse:

Vertikal-Stabilisierer. Die herkömmliche Dimensionierung des Seitenleitwerks basiert hauptsächlich auf der Erfüllung von Anforderungen, die mit der statischen Richtungsstabilität verbunden sind. Seitenschlupfeigenschaften und die Fähigkeit des Piloten, die Auswirkungen eines Triebwerksausfalls in der Luft nur mit dem Rad zu kontrollieren, haben die vertikalen Stabilisatoren früherer Boeing-Flugzeuge dimensioniert. Mit der Rad/Seitenruder-Kreuzung können die gleichen erwünschten Schieber- und Triebwerks-Aus-Steuereigenschaften mit dem kleineren Seitenleitwerk erreicht werden. Der Seitenrudereingang aufgrund der Schwelle kompensiert die verringerte Fläche.

Die noch kleinere Seitenflosse des Quad-A345/6 bleibt offen .

Es stellt sich heraus, dass meine Vermutung berechtigt war. Der A340 verwendet die Rollflächen , um das Gieren zu ergänzen:

Die Flexibilität von Fly-by-Wire wurde genutzt, um die V _MCG- Geschwindigkeiten zu optimieren. Tatsächlich wurde die Seitenrudereffizienz am Boden erhöht, indem die inneren und äußeren Querruder auf der Seite der Pedalwirkung als Funktion des Seitenruderwegs vollständig und asymmetrisch eingesetzt wurden: Das innere Querruder wird nach unten kommandiert und das äußere Querruder durch einen Spoiler ergänzt nach oben befohlen wird.$^1$

Und wenn man sich das Engine-Out-Testvideo noch einmal ansieht , wird dies deutlich sichtbar:

Hinweis: Entweder hat der Autor Innen mit Außen gemischt, oder Airbus hat es seitdem aktualisiert oder sie für die -5/600 umgedreht, so oder so, es ändert nichts an der Antwort.

$^1$: C. FAVRE (1994) Fly-by-wire for commercial aircraft: the Airbus experience, International Journal of Control, 59:1, 139-157, https://doi.org/10.1080/00207179408923072 p. 153

Aktive Oberflächen sind wirksamer beim Bereitstellen von Stabilität als passive Oberflächen. Wenn das Seitenleitwerk eine vollständig bewegliche Oberfläche sein könnte, wäre es sogar kleiner als das des A340.

Der Rumpf will sich senkrecht zum Luftstrom positionieren. Das feste Seitenleitwerk wirkt dem entgegen, indem es ein größeres stabilisierendes Moment bereitstellt als das destabilisierende Moment des Rumpfes. Aber das destabilisierende Moment des Rumpfes beim Seitengleitwinkel trägt zum OEI-Moment bei.

Wenn das Seitenleitwerk vollständig beweglich wäre, könnte es dem OEI-Moment mit einem Seitenschlupfwinkel von null entgegenwirken und könnte daher kleiner sein. Natürlich gibt es viel höhere Anforderungen an die Redundanz, da die gesamte Elektronik und Leistungsaktuator-Hardware in Betrieb sein muss, während das feste Seitenleitwerk nur passiv kompensiert.

FBW braucht man dafür streng genommen nicht, der kompensierende Ruderausschlag kann auch von der Autopilot-Eingangsschaltung herkömmlicher mechanischer Seilsteuerung bereitgestellt werden. Aber diese Betätigungshardware muss dann innerhalb der Anforderungen zur Vermeidung katastrophaler Ausfälle funktionsfähig sein.

Nein. Die Ruderautorität dieser Flugzeuge ist eine Funktion der Gierleistungsanforderungen im ungünstigsten Fall bei asymmetrischem Schub, und die Flossengröße hängt damit zusammen und auch mit den gewünschten Eigenschaften der natürlichen Gierdämpfung (Weathervaning). Ob es sich um FBW handelt oder nicht, ist irrelevant, außer insofern, als das FBW-System bei der Giersteuerung während des Motorausfalls helfen kann. Unabhängig von der Art des Steuersystems ist der benötigte Oberflächenbereich der benötigte Oberflächenbereich.

In jedem Fall sind die meisten Rudersysteme außerhalb von Motorausfallfällen bereits "Fly-by-Wire", selbst wenn sie herkömmliche kabelbetriebene Systeme sind, während des normalen Betriebs. Das Gierdämpfersystem, das so ziemlich alle Transportflugzeuge haben, betätigt das Seitenruder unabhängig von der Eingabe des Piloten als Reaktion auf Gierabweichungen, wie sie von Beschleunigungsmessern erfasst werden, und dies kümmert sich um ein nachteiliges Gieren des Querruders sowie um Gierbewegungen und niederländische Rolltendenzen, die sich daraus ergeben können durch turbulenzinduzierte Gierbewegungen.

Gierdämpfer haben normalerweise etwa 1/3 der gesamten Ruderbewegung zur Verfügung und arbeiten während des Fluges kontinuierlich im Hintergrund. Der Pilot hat in der Luft die Füße auf dem Boden und muss den Flug nicht aktiv mit dem Seitenruder koordinieren. Die Seitenruderpedale werden während des Fluges nur berührt, wenn ein Motor ausgeht.