Ist es realistisch, dass ein Flugzeug sehr schnell auf Rudereingaben reagiert, wie in einem MSFS-Video gezeigt?

Microsoft Flight Simulator soll ein "Simulator" sein, also den Gesetzen der Physik folgen.

Ich schaue mir jedoch ein Gameplay-Video an (bei 2:17) und es zeigt ein Flugzeug, das sehr schnell auf das Ruder reagiert.

Nach meiner Schätzung (ich war Physikstudent) scheint dies nicht realistisch zu sein (beachten Sie, dass die Gs vorne und hinten erlebt werden müssen). Aber andererseits verstehe ich nicht, warum Microsoft sein eigenes Spiel kompromittieren würde. Ich schätze also, die beiden Unglauben heben sich gegenseitig etwas auf.

Ist das im Videoclip gezeigte Verhalten des Flugzeugs realistisch?

Kurz gesagt, ja, aber nicht für den gezeigten Airbus A320. Die Steuerflächen können diese Art von heftiger Bewegung auslösen, der Flugcomputer lässt einfach nicht zu, dass ein solcher Befehl die Aktuatoren erreicht.
@PcMan Das Ruder des A320 ist kein Fly-by-Wire. Die Ruderpedale sind mechanisch verbunden. Die einzige Einschränkung der Flugsteuerungscomputer (in diesem Fall der FAC) ist die Ruderbegrenzung, wie in der Antwort von ymb1 erläutert. Siehe auch diese Antwort für eine Beschreibung des A320-Ruders.
MSFS ist ziemlich bekannt für seine ... skurrile Physik.

Antworten (3)

Das ist in der Tat eine sehr schnelle und augenblickliche Bewegung.

Ja, MSFS ist ein "Simulator" - Spiel. Sein Hauptverkaufsargument ist die visuelle Wiedergabe von Flugzeuginstrumenten und Ansichten aus dem Fenster auf einem PC-Bildschirm, und es kann helfen, zu lernen, welche Flugzeugsysteme es gibt und wie man sie bedient. Aber wie genau die Instrumente reagieren, ist zweitrangig.

Im Gegensatz dazu steht ein Full Flight Simulator der Stufe D, der den Luftfahrtbehörden nachweisen muss, dass die simulierte Flugzeugdynamik innerhalb enger Toleranzen der Flugtestdaten des Flugzeugs liegt. Zum Beispiel die Schwimmwinkelreaktion auf eine Pedaleingabe mit Gierdämpfer EIN und Gierdämpfer AUS.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Die obigen Antworten wären für eine Level-D-Simulation eines Unterschall-Passagierjets mit Fahrwerk UP, Gierdämpfer AUS, bei 10.000 Fuß und etwa 160 Knoten.

  • Das Pedal wird in 2 Sekunden um etwa 1,5° ausgelenkt - eine endliche Zeit, es gibt eine Dämpfung im Pedalgefühl, plus eine Gegenkraft.
  • Das Ruder lenkt viel in Einheit mit dem Pedal aus, das durch das Hydrauliksystem betätigt wird.
  • Als Ergebnis der Ruderauslenkung tritt der Schwimmwinkel in eine Reaktion zweiter Ordnung mit Trägheits- und Dämpfungseffekten ein.

Spitzenwert von β = 2,4° wird nach 6 Sekunden erreicht, was wir im Video tatsächlich nicht sehen. Außerdem ist die Reaktion eine Beschleunigung, wie aus dem allmählichen Anstieg ersichtlich ist β beginnend bei Null, bis eine konstante Gierrate erreicht ist.

Ist die schnelle und sofortige MSFS-Reaktion also realistisch? Nicht wirklich, nein. Es sieht so aus, als würde ein Ruderausschlag einer sofortigen Gierrate entsprechen, es gibt Raum für Verbesserungen.

"Es gibt Raum für Verbesserungen" Ich muss sagen, ich verstehe nicht, warum MS das nicht richtig gemacht hat, wenn man bedenkt, dass sie ein Interesse daran haben, das Spiel so realistisch wie möglich zu gestalten.
Ich stimme dir voll und ganz zu. Noch schlimmer wird es bei einigen Hubschrauberreaktionen, die ich gesehen habe, die beim Vorwärtsbewegen des Steuerknüppels wie ein Starrflügel tauchen, anstatt hauptsächlich Fluggeschwindigkeit aufzunehmen.
Wenn die Graphen Code-generiert sind, dh wenn es nicht zu viel Mühe macht, wie würden sie aussehen, wenn es eine Eingabe im Gamepad-Stil wäre, dh kurzzeitig Vollausschlag und dann wieder neutral ?
@ymb1 Sie sind Code-generiert, aber der Code befindet sich in einem Full Flight Sim mit Pedalen, die entsprechend dem realen Flugzeug geladen sind und beim Fliegen eine hohe Kraft erfordern, um vollständig abzulenken. Das Aufzeichnen und Abgleichen von Reaktionen wird nur für Umstände durchgeführt, die üblicherweise während des Flugs auftreten, ein solches vollständiges Pedalmanöver ist nicht Teil dieser Teilmenge. Aber die Reaktion auf das Spielmanöver wäre ähnlich wie oben: eine Sinuswelle wie Rückkehr und Überschwingen, die mehrere Perioden andauert. Bei einer längeren Periode als oben, da die Seitenleitwerksdämpfung höher ist, bleibt die Trägheit gleich.
Bevor jemand nach der Welligkeit im Ruderwinkeldiagramm fragt, ist dies vermutlich auf die Variation der aerodynamischen Kräfte auf das Ruder (und damit auf die Variation der Blowdown-Grenze des Ruders) mit dem Seitenschlupfwinkel zurückzuführen.
@Vikki In der Tat, kombiniert mit der Elastizität und Reibung in der Verbindung zwischen Aktuator und Ruder sowie der hydraulischen Kompressibilität des Aktuators (Öl ist komprimierbar)

Es ist ein Simulator in Bezug auf die Verwendung einer Physik-Engine (Angry Birds ist in dieser Hinsicht auch ein Simulator), aber kein Simulator in Bezug auf die korrekte Modellierung der Systeme und der Physik jedes Flugzeugs (es wird mit kostenpflichtigen Add-Ons besser).

Der im Video gezeigte A320 hat im wirklichen Leben eine Ruderwegbegrenzung (in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit).

Die Seitenruderautorität in einem solchen Flugzeug reicht aus, um asymmetrischem Schub entgegenzuwirken, wenn ein Triebwerk ausfällt (solange das Flugzeug nicht zu langsam ist), sodass es ohne Begrenzer sehr stark ist und Schäden verursachen kann.

American Airlines 587 ist ein Beispiel für eine falsche Verwendung des Ruders, die das Flugzeug kaputt gemacht hat:

Laut amtlichem Unfallbericht bewegte der Copilot das Seitenruder mehrfach von ganz links nach ganz rechts. Dies führte zu zunehmenden Schwimmwinkeln. Der daraus resultierende gefährliche Schwimmwinkel führte zu extrem hohen aerodynamischen Belastungen, die das Seitenleitwerk trennten.

— Wikipedia: American-Airlines-Flug 587

Bemerkenswert ist auch, welche Eingabemethode die spielende Person verwendet: Gamepad, Tastatur, Dreh-Joystick oder Ruderpedale ohne Feedback – alle können nicht mit dem realen Flugzeug übereinstimmen, und die ersten drei können abrupte Eingaben verursachen, die zu dem im Video gezeigten Wackeln führen .

Verwandte Themen: Kann Microsoft Flight Simulator mir helfen, das Fliegen zu lernen (oder mich zu einem besseren Piloten machen)? (teilweise ja, teilweise nein)

Sie glauben also, dass ein A320 mit entferntem Begrenzer bei dieser Fluggeschwindigkeit ein ähnlich schnelles Wackeln des Hecks zeigen würde wie im Video?
@MWB: In dieser Antwort schrieb ich mit Daten von einem Vorfall, der Seitenschlupfwinkel war tatsächlich groß, als das Ruder von einem handlungsunfähigen Piloten gedrückt wurde.
Bei diesen Simulatoren hängt die Qualität stark von dem Flugzeug ab, das Sie installieren. Die Standardflugzeuge sind sehr einfach, aber viele Flugzeuge von Drittanbietern (kommerziell oder nicht) sind bis ins kleinste Detail modelliert. Bestimmte dynamische Aspekte sind aufgrund der Einschränkungen im Simulator ohnehin schwer zu erreichen, aber die Systeme zur Steuerung des Flugzeugs (FMS, Elektrik, Hydraulik, Luft, Triebwerke) sind oft extrem detailliert und reagieren so realistisch wie es nur geht.
Nur zur Verdeutlichung, es ist nicht der Winkel an sich, der mich stört, sondern die (Winkel-)Beschleunigung.
@MWB: RE-Beschleunigung: Die American Airlines 587 hatte eine Querbeschleunigung von etwa 0,7 g (aus dem Gedächtnis, aber der Bericht ist öffentlich), und bei dem anderen Vorfall, den ich in meinem vorherigen Kommentar verlinkt habe, ist die x-Achse des Diagramms die Zeit ( sehr schnelle Antwort).
@Vladimir: Ja, ich meinte die Standardflugzeuge, aber ich habe jetzt eine Bemerkung hinzugefügt.
@ ymb1 re: AA587: 0,4 g, tatsächlich, gemäß diesen Diagrammen aus der NTSB-Unfallakte ; Größere Querbeschleunigungen wurden erst etwa anderthalb Sekunden, nachdem sich das Seitenleitwerk bereits getrennt hatte, registriert.

Ist es realistisch, dass ein Flugzeug sehr schnell auf Rudereingaben reagiert ...?

Es hängt vom Flugzeug ab und wie viel Rotationsträgheit es in der Gierachse im Vergleich zu dem vom Seitenruder erzeugten aerodynamischen Giermoment hat. In so etwas wie einer Cessna 152 oder einem Schweizer 1-26 Segelflugzeug ist die Gierreaktion auf Rudereingaben ziemlich schnell. Doch selbst in diesen Flugzeugen kann der Pilot, wenn er abwechselnd linke und rechte Seitenrudereingaben gibt, die zeitlich synchron mit der Gierreaktion des Flugzeugs auf die vorherige Eingabe erfolgen, eine Gierschwingung "aufpumpen", die einen signifikant größeren maximalen Schwimmwinkel erreicht ( wie durch die Verschiebung der Rutsch-Rutsch-Kugel oder der Gierschnur angezeigt) als vorhanden wäre, wenn der Pilot einfach ein Seitenruderpedal ganz nach unten gedrückt halten würde. (Stellen Sie sich ein Kind auf einer Schaukel vor, das mit jedem Bogen eine höhere Höhe erreicht.) Dies ist ein Hinweis darauf, dass selbst bei diesen leichten Flugzeugen die Gierrotationsträgheit nicht trivial ist.

In einem Verkehrsflugzeug wäre diese Dynamik natürlich viel ausgeprägter.

Ich habe irgendwo auf einer Festplatte ein Video von einem Hängegleiterpiloten, der die abwechselnden nachteiligen Links-Rechts-Giermomente verwendet, die sich aus einer Reihe von abwechselnden Links-Rechts-Gewichtsverschiebungs-Rolleingaben ergeben, um eine Gierschwingung "aufzupumpen". mit weitaus größeren Schiebewinkeln, als sie sonst in diesem ruderlosen Flugzeug erreicht werden könnten - dies wäre wiederum in einem Flugzeug mit vernachlässigbarer Rotationsträgheit in der Gierachse nicht möglich -
Ja, wenn Sie die Eigenfrequenz beim Gieren treffen, erreichen Sie immer höhere Amplituden. Aber ist die Reaktion auf eine Schritteingabe im Video physikalisch realistisch, ich schätze, es entspricht nicht der Physik.
Ist es realistisch, dass ein Flugzeug sehr schnell auf Rudereingaben reagiert, wie in einem MSFS-Video gezeigt?
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