Ist das Einstellen des Höhenruders auf einen bestimmten Winkel gleichbedeutend mit dem Trimmen des horizontalen Stabilisators?

(Ich habe versucht, die Längsstabilität von Flugzeugen zu verstehen und wie sie mit dem Aufzug zusammenhängt.)

Wenn ich den Steuerknüppel beispielsweise um 2 Zoll zurückziehe, hat dies die gleiche Wirkung wie das Trimmen des horizontalen Stabilisators, damit das Flugzeug in diesem Anstellwinkel fliegt?

Ich meine, führt das Einstellen des Höhenruders auf konstante 2 Grad dazu, dass das Flugzeug seine Nase nach oben schwingt, solange der Steuerknüppel gehalten wird, oder trimmt es sich auf den neuen Anstellwinkel und fährt gleichmäßig in seiner neuen Position?

Fragen Sie, ob das Zurückziehen des Steuerknüppels dazu führt, dass die Nase kontinuierlich ansteigt, bis sie in die neutrale Position zurückkehrt?
Ja. Oder kommt die Längsstabilität ins Spiel und nivelliert das Flugzeug bei möglicherweise reduzierter Geschwindigkeit?
Jemand wie Peter kann dies ziemlich prägnant beantworten, aber ja, das Flugzeug wird langsamer und fliegt bei einem höheren Anstellwinkel, niedrigerer Geschwindigkeit und höherem Luftwiderstand eben. Wenn Sie einen anhaltenden Anstieg einleiten möchten, müssen Sie auch die Leistung erhöhen.
Ich erwarte, dass die Trimmklappen etwas Luftwiderstand hinzufügen (kein kostenloses Mittagessen), aber es wäre wahrscheinlich klein oder vernachlässigbar. Das manuelle Zurückhalten des Sticks sollte etwas effizienter sein. Wenn Sie den Steuerknüppel hydraulisch zurückhalten, gehen alle Widerstandseinsparungen in die Belastung der Hydraulikpumpe ein.

Antworten (2)

Ja, bei kleinen Winkeländerungen sind beide gleich. Ausnahmen gelten, insbesondere bei transsonischer Strömung .

Sowohl die Änderung des Anstellwinkels des Stabilisators als auch die Höhenruderauslenkung ändern die Auftriebsverteilung zwischen Flügel- und Leitwerksflächen und trimmen das Flugzeug auf einen anderen Anstellwinkel. Das Ändern des Anstellwinkels gibt dem Leitwerk einen neuen Anstellwinkel, während das Ändern der Durchbiegung den Sturz (und damit den Anstellwinkel ohne Auftrieb) und den Anstellwinkel des Leitwerks ändert. Bei kleinen Auslenkungen ist der Effekt derselbe; die Änderung des Stabilisatoreinfalls ist jedoch kleiner als die Höhenruderauslenkungsänderung für den gleichen Effekt im Verhältnis zur Quadratwurzel der relativen Höhenrudersehne.

Angenommen, Sie ändern den Stabilisator mit der Nase nach unten bzw. die Höhenruderhinterkante nach oben. Das Heck erzeugt weniger Auftrieb / mehr Abtrieb und das Flugzeug neigt sich nach oben. Jetzt wird der Anstellwinkel sowohl des Flügels als auch des Hecks größer, was den Auftrieb auf beiden erhöht, bis die Auftriebsverteilung zwischen beiden wie zuvor ist - schließlich haben wir die Position des Schwerpunkts und den Anstellwinkel nicht verändert ändert sich solange, bis der Druckmittelpunkt wieder genau unter oder über dem Schwerpunkt liegt. Dort findet das Flugzeug eine neue Gleichgewichtsgeschwindigkeit und fliegt in seiner neuen Fluglage weiter.

Trotzdem steigt oder sinkt das Flugzeug jetzt je nach anfänglichem Trimmpunkt, da der Schub nicht zum neuen Widerstand am neuen Trimmpunkt passt. Das Flugzeug wird sich auch bei einer neuen vertikalen Geschwindigkeit niederlassen.

Bevor Sie denken, dass einer von ihnen ausreichen würde: Beide werden benötigt, weil jeder ein Spezialist für Aufgaben ist, die der andere schlecht bewältigen würde:

  • Das Höhenruder bewegt sich schnell und benötigt geringe Betätigungskräfte, sodass es zum Manövrieren oder zur Reaktion auf Böen ausgelegt ist.
  • Der Stabilisator bewegt sich langsam, kann aber viel größere Auftriebsänderungen bewirken. Es dient zum Nachtrimmen während oder nach Konfigurationsänderungen. Die Auslenkung der Auftriebsvorrichtungen am Flügel verschiebt den Druckmittelpunkt nach hinten. Um alle Auftriebskräfte auszugleichen, muss das Heck nun einen massiven Abtrieb erzeugen, wozu nur der einstellbare Stabilisator in der Lage ist.

Diese Antwort behandelt diese Aspekte ausführlicher.

Scheint, als hätte die Höhenruderauslenkung wegen des Sturzes einen etwas höheren Luftwiderstand als die Stabilisatortrimmung. Oder wäre es dasselbe, da beide Wege die gleiche Menge an Auftrieb / Abtrieb erzeugen würden?
@TomMcW: Nicht bei kleinen Durchbiegungen - die Wölbung hilft, Auftrieb zu erzeugen, ohne den Staupunkt zu weit von der Mitte der Tragflächennase zu verschieben. Tatsächlich ist ein Höhenruder effektiver als ein allfliegendes Leitwerk und ermöglicht es, eine kleinere Leitwerksfläche für die gleiche Steuerkraft zu verwenden.
@PeterKämpf, warum verwenden alle (Unterschall-)Jets einen trimmbaren Stabilisator? Aufgrund des größeren Trimmbereichs, der für die größere Geschwindigkeitsdifferenz und das große Moment durch Klappen erforderlich ist?
@PeterKämpf, also verstehe ich, dass Flugzeuge mit dem Höhenruder nicht einfach weiter steigen. Sondern es findet ein neues Gleichgewicht und bleibt auf diesem Niveau? (was so ziemlich dasselbe ist wie das Trimmen des horizontalen Stabilisators auf einen höheren Anstellwinkel)
@ user2927392: Ja, es findet eine neue Gleichgewichtsgeschwindigkeit . Bei dieser Geschwindigkeit kann es je nach Schub eben fliegen, steigen oder sinken. (Ich habe "Geschwindigkeit" hinzugefügt - ich hoffe, das macht es klarer). Es neigt sich nicht weiter nach oben, kann aber im neuen Gleichgewicht noch steigen.
@JanHudec: Der trimmbare Stabilisator wird für die starken Nickmomentänderungen beim Auslenken der Hochauftriebsvorrichtungen benötigt. Sie fügen viel Auftrieb hinter dem neutralen Punkt der sauberen Konfiguration hinzu, was einen starken Moment nach unten verursacht. Genau aus diesem Grund ist der Trimmbereich des Stabilisators im negativen Bereich deutlich größer als im positiven Bereich. Ein zweiter Grund ist ein höherer zulässiger Schwerpunktbereich, aber die Hauptanforderung ist das Klappenmoment.

Ja. Siehe Chuck Yeager über die Entdeckung des Mannes, dass Trimmklappen nicht mehr funktionieren, wenn man Überschall erreicht. Was Sie beschreiben, hat ihm das Leben gerettet und warum Mach-Kämpfer heute Stabilatoren zum Trimmen anstelle von Trimmklappen verwenden.

Ist das Einstellen des Höhenruders auf einen bestimmten Winkel gleichbedeutend mit dem Trimmen des horizontalen Stabilisators?
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