TL; DR mit Klappen zur direkten Steuerung der Sink- / Steigrate in Bodennähe = einfachere und schnellere Reaktion = einfach zu fliegendes Flugzeug?
Rotieren ist die Steigung während des Starts, die dazu führt, dass das Flugzeug die Landebahn verlässt.
Flare ist die Steigung kurz vor dem Aufsetzen, die dazu führt, dass die Sinkrate sinkt.
Bei beiden Manövern wird ein Abtrieb auf das Heck ausgeübt, um das Flugzeug neu auszurichten, um den Anstellwinkel zu vergrößern und so den Auftrieb zu erhöhen. Das Ziel ist dieser Auftrieb und nicht eine Orientierungsänderung.
Wäre es daher nicht sinnvoll, eine Methode zur direkten Änderung des Auftriebs zu verwenden, falls verfügbar? Wäre es nicht sinnvoll, die Klappeneinstellungen nur für den Moment zu erhöhen, in dem diese Manöver durchgeführt werden? Der Start erfolgt bei einer nicht maximalen Klappenstellung. Wenn sich die Fluggeschwindigkeit dem erforderlichen Wert zum Abheben nähert, könnten die Klappen vollständig abgesenkt werden. Der Endanflug kann mit Startklappen erfolgen, und direkt über der Landebahn könnten die Klappen abgesenkt werden, anstatt sich zurückzuziehen.
Ich weiß, dass die Landeklappen langsam ausfahren, aber das Moment des Rumpfes macht auch das Stampfen langsam, nicht wahr? Auch wenn die langsame Bewegung der Klappen jeden Vorteil in Bezug auf die Reaktionszeit aufzehrt, wäre der verringerte Anstellwinkel an der Vorderkante in Bezug auf die Strömungsabrisseigenschaften günstig, oder? Und die Anforderungen, bei der Landung zuerst das Hauptfahrwerk zu berühren, konnten selbst mit einem relativ kleinen Nickwinkel erfüllt werden. Und Heckschläge konnten vermieden werden.
Obwohl dies eine interessante Idee ist, gibt es einige wichtige Probleme damit. Als GA-Pilot habe ich hier meine Probleme mit diesem Konzept.
Das Ändern der Klappeneinstellungen verursacht signifikante Unterschiede in der Flugzeughandhabung. Wenn ich zum Beispiel kurz im Finale wäre und die Konfiguration meines Flugzeugs ändern würde, wäre es schwierig, ein stabiles Anflugprofil zur Landebahn aufrechtzuerhalten. Wenn ich meine Klappen direkt über der Landebahn einsetzen würde, würde das Flugzeug seinen "stabilen Anflug" verlieren und ich hätte nicht so viel Kontrolle darüber, wo, wann und wie mein Flugzeug aufsetzt. Es gibt einen Grund, warum GA- und Berufspiloten gleichermaßen beigebracht werden, einen stabilen Anflug beizubehalten und das Flugzeug lange vor der Landung vollständig konfiguriert zu haben.
Ich würde niemals die Klappen beim Start einstellen oder aussteigen (bis zu einer angemessenen Höhe). Der Grund ist einfach. Zunächst einmal haben Flugzeuge Betriebsbeschränkungen. Sie würden nicht mit vollen Klappen abheben, weil sie zu viel Luftwiderstand erzeugen und daher die Flugzeugleistung einschränken. Sie eignen sich aufgrund des gleichen Luftwiderstands hervorragend zum Landen. Wenn ich jedoch mit (theoretisch) vollen Klappen in einem Cherokee oder einer Cessna abheben würde, wäre es nicht sicher, sie einzufahren, bis eine ausreichende Fluggeschwindigkeit und Höhe erreicht ist. Das Anheben der Klappen bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten bewirkt eine bemerkenswerte Nickbewegung nach vorne und ein vorübergehendes Anhalten der Steigrate. Dies ist in einer Situation mit niedriger Fluggeschwindigkeit und geringer Höhe gefährlich und wird von CFIs gewarnt.
Ja aber.
Die Landeklappen ändern das Neigungsgleichgewicht zu Nase nach oben, wenn sie nach oben bewegt werden. Wenn Sie also Ihren Auftriebskoeffizienten erhöhen möchten, müssen Sie den maximalen Auftriebskoeffizienten reduzieren, um das Flugzeug nach oben zu neigen. Dadurch sind Landeklappen für Start und Landung viel weniger geeignet als das Höhenruder, aber man kann Flugzeuge mit Landeklappen nur bedingt steuern. Sie können die Landeklappen vorübergehend absenken, um den Auftrieb zu erhöhen, aber dadurch neigt sich das Flugzeug nach unten. Macht man das kurz vor dem Aufsetzen, kommt es faktisch zu einer harten Landung: Das Flugzeug steigt mit dem Klappenwechsel zunächst auf, senkt dann allmählich die Nase und sinkt folglich wie ein Ziegelstein auf die Landebahn. Dies ist der gleiche Effekt, der das Landen eines fliegenden Flügels schwierig macht.
Es gab mehrere tödliche Abstürze des ASW-20-Segelflugzeugs, als vergessen wurde, die Höhenruderverbindung anzuschließen. Dies kann passieren, nachdem das Flugzeug für den Straßentransport oder zur Wartung zerlegt wurde und beim Wiederzusammenbau die Schubstange nicht wieder mit dem Steuerhorn des Höhenruders verbunden wurde.
Gerhard Waibel regte sich so sehr auf, dass er persönlich zu einem Segelflugclub fuhr, wo das passierte, und demonstrierte, wie man eine ASW-20 mit abgeschaltetem Höhenruder fliegt.
Die Klappen haben weniger Steuerhoheit als das Höhenruder, also musst du ein bisschen vorausdenken. Außerdem reduzieren sie den maximalen Auftriebskoeffizienten, wenn sie eine Nase nach oben steuern, sodass die Landung mit einer höheren Geschwindigkeit erfolgt. Da die Klappen von Segelflugzeugen jedoch manuell gesteuert werden, reichen sie für die Nicksteuerung einschließlich der Landung aus.
Dies kann bei Flugzeugen mit hydraulischen oder elektrischen Klappen anders sein, bei denen die Geschwindigkeit der Klappenwinkeländerung viel langsamer ist als im Kurzzeitmodus , so dass Neigungsänderungen zu PIOs oder sogar zu einer außer Kontrolle geratenen Neigungsänderung führen, der nicht schnell genug entgegengewirkt werden kann, bevor die Steuerung erfolgt verloren.
Die kürzeste Starttechnik für die Me-262 verwendete Klappen während des Startlaufs, um den Luftwiderstand zu minimieren, bis sich das Flugzeug der Startgeschwindigkeit näherte. Dann wurden die Landeklappen abgesenkt, um mit möglichst geringer Geschwindigkeit abzuheben. Dies wird im Allgemeinen nicht empfohlen - wenn die Klappen versagen, wird der Startlauf viel länger.
Landeklappen sind eine langsame, ungeschickte und grobe Methode, um Ihre Steuerflächen zu modifizieren, und es gibt alle möglichen damit verbundenen Probleme mit dieser Methode, insbesondere bei genau den Bedingungen, die wahrscheinlich während der Landung vorherrschen. Letzter Ausweg. Besser als gar keine Kontrolle, nehme ich an. Als Gedankenexperiment interessant.
Wenn Sie es ausprobieren möchten, verwenden Sie einen Simulator.
Die Frage ist komplexer, als man auf den ersten Blick vermuten mag. Kann der Auftrieb verringert werden, um zu landen oder eine Landung sicherzustellen? Natürlich. Aus diesem Grund werden Spoiler nach der Landung entweder manuell oder mit automatischen Bodenspoilern nach dem Aufsetzen des Hauptfahrwerks eingesetzt. um den Auftrieb zu beenden, die Räder zu belasten, die Bremswirkung zu verbessern und die Bodenkontrolle aufgrund des Getriebes zu verbessern, wenn die aerodynamische Geschwindigkeit abnimmt.
Es gibt praktische Probleme im Zusammenhang mit dem Einfahren der Klappen während der Landung. Wenn man die Klappeneinstellung erhöht, erhöht man sowohl den Auftrieb als auch den Luftwiderstand. Wenn man die Klappeneinstellung reduziert, reduziert man den Auftrieb und den Widerstand und erhöht auch die Stallgeschwindigkeit. Da die Anfluggeschwindigkeit ein prozentualer Wert über der Stallgeschwindigkeit ist, ändert sich damit auch die jeweilige Anfluggeschwindigkeit. Da der prozentuale Spielraum über der Stall-Geschwindigkeit, der Annäherungsgeschwindigkeit, auch direkt mit dem Stall-Spielraum zusammenhängt, wirkt er sich auf den Abstiegsweg, den Anstellwinkel und andere Faktoren aus, einschließlich der erforderlichen Leistung.
Beim Absenken der Landeklappen wird auch der Windschattenwinkel hinter den Landeklappen verändert. Dadurch verändert sich der Abwind am Höhenleitwerk. Eine Änderung des Abwinds am horizontalen Stabilisator beeinflusst die Neigung, die Neigungstrimmung und die Steuerbarkeit für eine bestimmte Leistungseinstellung, Gewicht, Balance und Geschwindigkeit. In bestimmten extremen Fällen (z. B. beim Tragen einer Ladung Leitwerksvereisung) kann eine Änderung der Klappeneinstellung eine Steuerabweichung oder ein signifikantes Nickmoment (z. B. Sturzflug) verursachen. Außerhalb solcher extremen Bedingungen erfordert eine Änderung der Klappeneinstellung eine Geschwindigkeitsänderung, die auch eine Änderung der Steigung und in den meisten Fällen eine Änderung der Leistung erfordert. Das einfache Einfahren oder Ausfahren der Klappen während des Starts oder der Landung ist kein isoliertes Ereignis: Es ruft auch jedes andere Element der Anflugsteuerung auf, einschließlich der Anforderung einer Steigungsänderung.
Ein weiterer Aspekt beim Ändern der Klappeneinstellung auf der Landebahn oder beim Anflug auf die Landebahn ist die Möglichkeit, die falsche Steuerung zu betätigen. Ich kenne eine Besatzung, die bei der Landung das Fahrwerk eingefahren hat, weil sie dachte, es sei eine Klappe, und anschließend unterwegs ein Fahrwerk eingefahren hatte ... das Flugzeug lehnte sich zurück, überschlug sich und brannte. Besatzungen nehmen im Allgemeinen keine Änderungen an der Flugzeugkonfiguration bei der Landung vor, bis sie die Landebahn verlassen haben, und beim Start keine Konfigurationsänderungen, nachdem das Flugzeug für den Start eingerichtet wurde.
Allerdings habe ich unter sehr begrenzten Umständen, hauptsächlich in leichten ein- und mehrmotorigen Flugzeugen auf Landebahnen mit grobem Schmutz oder Kies, spät beim Start Klappen angebracht; Es ist eine Buschtechnik, um Klappenschäden während der Startrolle durch Steine und Kies zu reduzieren. Das Anbringen von Klappen spät beim Start hat eine begrenzte Anwendung. In ähnlicher Weise lastet das Einfahren der Klappen unter ähnlichen Umständen beim Landen auf dem Fahrwerk und bringt das Flugzeug auf kurzen, holprigen Start- und Landebahnen zum Stillstand, insbesondere wenn das Bremsen aufgrund der Oberfläche möglicherweise nicht wirksam ist. Diese sind nicht Standard und sollten vor dem Versuch sehr sorgfältig geprüft werden, und dann nur von denen, die die Praxis verstehen und Erfahrung damit haben. Es gibt viele Dinge, die man falsch machen kann, die einen verletzen können,
Die Verwendung von Klappen als Mittel, um den Lauf sowohl beim Start als auch im Finale zu verkürzen, ist unter Buschpiloten weit verbreitet. Sie können mit Hilfe von mehr als nur marginalem Einsatz von Landeklappen mehr oder weniger von der Landebahn „drachen“ oder „springen“. In der kommerziellen Luftfahrt könnte es automatisiert werden, aber das erfordert eine Zertifizierung, die sich finanziell nicht rechnet.
Umgekehrt ist das Hochziehen der Klappen das Richtige, wenn auf einen Strömungsabriss gestoßen wird, der meistens während des Finales bei niedriger Geschwindigkeit und Höhe als Folge der Kombination aus gemischter Vereisung und Klappen-induzierten Turbulenzen auftritt. Dass es sich um einen kontraintuitiven Zug handelt, ändert daran nichts.
Selbst wenn wir die Probleme, die aktuelle Klappensysteme haben, wenn sie als Flare-Steuerung verwendet werden (Betriebsgeschwindigkeit, Verzögerung, diskrete Positionen), außer Acht lassen und davon ausgehen, dass sie auf die gleiche Weise wie Klappen gesteuert werden könnten, gibt es immer noch (mindestens) zwei große Nachteile:
Das Abfackeln mit Neigungssteuerung (das Höhenruder) ist in seiner Einfachheit überlegen. Einfach am Stab oder Joch ziehen, fertig. Wenn die Fackel mit Klappen ausgelöst würde, müssten Sie eine zusätzliche Steuerung bedienen, und da Sie eine Kreatur mit zwei Händen sind, gehen Ihnen die Schnittstellen zum Flugzeug aus. Denken Sie daran, dass Sie während des Abfangens die Hände an Gas und Steuerknüppel haben sollten.
Wenn dieses Problem irgendwie gemildert wurde, gibt es das Problem der Einheitlichkeit der Steuerung über verschiedene Flugzeugtypen hinweg. Verschiedene Flugzeuge reagieren ziemlich gleich auf Pitch-Eingaben, Klappen jedoch nicht unbedingt.
Beide der oben genannten Punkte könnten durch Automatisierung überwunden werden, die die Unterschiede "ausgleichen" und einen Teil der Steuerung übernehmen würde, aber Boeing sollte dieses System besser nicht entwerfen.
Alles in allem ist KISS ein gutes Prinzip. Wir haben eine perfekt funktionierende und redundante Art, Flare zu verwalten.
Ron Beyer
Michael Halle
Ben