Könnten Kreisel vom Schwungradtyp ein Flugzeug stabilisieren?

Ich habe tatsächlich viel Erfahrung mit den Schiffssystemen, von denen Sie sprechen.

Erstens halten die Kreisel das Boot nicht aufrecht, sie wirken dem rollenden Effekt von Wellen entgegen, können sie aber nicht vollständig beseitigen. Kreisel aller Art arbeiten nach dem Prinzip der Drehimpulserhaltung . Das bedeutet, dass ein sich drehendes Objekt dazu neigt, eine Kraft auszuüben, die der auf es ausgeübten Kraft um 90 ° entgegengesetzt ist, um den Drehimpuls zu erhalten.

Damit sich dies spürbar auf etwas mit erheblicher Masse auswirkt, muss der Kreisel selbst (genauer gesagt das Schwungrad) auch eine erhebliche Masse haben. In Schiffssystemen bedeutet dies, dass dort meist viele (bei einem Flugzeugträger sogar Dutzende) dieser Geräte zum Einsatz kommen, die ein tonnenschweres Schwungrad drehen. Das ist eine Menge Masse, die bewegt werden muss!

Das erste Problem besteht also darin, die Masse schnell genug zum Drehen zu bringen, um eine Wirkung zu erzielen. Etwas so Großes zum Drehen zu bringen, kostet viel Energie und Zeit. Etwas so Großes dazu zu bringen, sich nicht mehr zu drehen, kann ebenso problematisch sein. Ja, Sie könnten Bremsen verwenden (und viele tun dies), aber Sie müssen viel Energie (Wärme) abführen.

Wenn man bedenkt, dass diese Kreisel die Geschwindigkeit nicht sehr schnell ändern und dass sie den Kräften sehr stark entgegenwirken, haben Sie auf Anhieb eine Reihe von Problemen:

• Sie müssen viel zusätzliches Gewicht tragen.
• Sie brauchen eine Menge zusätzlichen Treibstoff/Motoren/Generatoren, um die Masse zum Drehen zu bringen.
• Sobald sich die Masse dreht, wird sie Änderungen des Impulses entgegenwirken, was das Flugzeug schwierig, wenn nicht unmöglich machen wird, sich zu neigen (auch bekannt als: Wenden).

Könnten sie also verwendet werden, um einen flachen Spin zu korrigieren? Nicht wirklich. Um dem flachen Spin entgegenzuwirken, müssten Sie einen Kreisel im 90 ° -Winkel des Spins montieren und dann den Schwung des Kreisels ändern, um dem Spin entgegenzuwirken. Flat Spins sind (abgesehen von dem, was Top Gun Sie glauben machen mag) nicht unmöglich, sich aus einer gegebenen Höhe und Kontrollbefugnis zu erholen. Dies geschieht in der Welt des Kunstflugs ziemlich häufig (und mit Absicht).

Können sie verwendet werden, um das Flugzeug zu steuern? Wieder wahrscheinlich nicht. Sie sprechen davon, den Drehimpuls einer riesigen Masse sehr schnell zu ändern. Dies würde für die Bremsseite funktionieren, aber nicht für die Beschleunigungsseite. Das bedeutet, dass Sie ein Flugzeug haben, das ein Manöver einmal in eine Richtung ausführen kann und dann abfliegen muss, während das Flugzeug erneut Kreisel aufbaut.

Übrigens verwenden Raumfahrzeuge Steuermomentkreisel , die mit kardanischen Aufhängungen arbeiten, um ein gyroskopisches Schwungrad zu drehen, um eine Rotationskraft auf das Raumfahrzeug auszuüben. Diese funktionieren aufgrund einer verringerten Schwerkraft/eines verringerten Luftwiderstands in der Betriebsumgebung des Raumfahrzeugs selbst. Die Massen müssen nicht so groß sein wie auf der Erde.

Früher wurden Leichtflugzeuge mit großen rotierenden Massen ausgestattet, aber zum Antrieb, nicht zur Steuerung. Diese wurden Wankelmotoren genannt und machten das Flugzeug ziemlich schwerer zu kontrollieren. Jede befohlene Nickbewegung würde von einer unbefohlenen Gierbewegung begleitet und umgekehrt.

In dieser Antwort werden die Auswirkungen von sich drehenden Massen ausführlich erörtert.