Liegt der Schwerpunkt des A380 wirklich zu weit hinten?

Ich habe Pläne von Airbus selbst gesucht und sogar studiert, konnte aber Folgendes nicht bestätigen und möchte fragen, ob die Informationen, die ich habe, korrekt sind.

TLDR-Version, damit Sie nicht den ganzen Text lesen müssen: Liegt der Schwerpunkt des A380 wirklich HINTER dem aerodynamischen Kraftzentrum?

(Was ich bisher weiß): Bei jedem Passagierflugzeug (fast ausnahmslos) ist der Schwerpunkt immer näher an der Nase des Flugzeugs als die resultierenden aerodynamischen Kräfte. Dies dient dazu, dem Flugzeug eine selbststabilisierende Kraft zu verleihen, falls es aus irgendeinem Grund stehen bleibt. Da das Flugzeug "nasenlastig" ist, würde es sich schließlich "in Richtung des Luftstroms" einrichten und nach einem gewissen Höhenabfall zumindest teilweise den normalen Flugmodus wiedererlangen. Es verhindert auch, dass das Flugzeug in eine flache Schleife gerät. Während dieses Setup sicher ist, bedeutet es auch, dass der Heckflügel den Schwerpunkt korrigieren und nach unten ziehen muss (wobei jetzt die Entenflugzeuge weggelassen werden), was bedeutet, dass es nicht hilft, Auftrieb zu erzeugen, sondern den Gesamtauftrieb reduziert. Dies erhöht den Kraftstoffverbrauch.

(Was ich bestätigen muss): Während meines UL-Theorietrainings sagte uns einer der Ausbilder, dass A380 (und alle neuen Passagierflugzeuge, die hauptsächlich von Computern gesteuert werden, gleichermaßen) den Schwerpunkt hinter dem aerodynamischen Zentrum haben werden, was die Verwendung ermöglicht der riesige Heckflügel, um tatsächlich Auftrieb zu erzeugen, anstatt ihn zu verringern und damit den Kraftstoffverbrauch drastisch zu senken. Das ist zwar ökonomisch und ökologisch toll, würde aber nur funktionieren, während die Computer sich um das Flugzeug kümmern. Es würde so instabil werden, dass ein Mensch es unmöglich "von Hand" fliegen könnte.

Ich verstehe, dass, wenn die Computer in einem "Fly-by-Wire"-Flugzeug komplett ausfallen, der Joystick/das Ruder sowieso nur ein Stück Plastik wird, aber ein Computer, der sich ständig um die Stabilität des Flugzeugs kümmert, scheint viel "fehlerbereiter" zu sein " als ein einfacher Draht zwischen Cockpit und Servo.

Moderne Düsenjäger haben CoG hinter dem aerodynamischen Zentrum und man sagt, dass man sie nur einmal abwürgt. Es gibt keine Möglichkeit, einen Strömungsabriss wie bei Ihrer guten alten Cessna wiederherzustellen. Mir fällt auf, dass so etwas für ein Zivilflugzeug zugelassen werden würde.

Vielen Dank für Ihre Eingaben. Ich konnte keine Ressource zum CoG des A380 finden.

Die Vorstellung, dass kein Mensch ein von Natur aus instabiles Flugzeug steuern könnte, ist ein Mythos. Während einige Kampfflugzeuge extrem instabil sind und die menschlichen Reaktionszeiten zu langsam machen, würde ich nicht erwarten, dass ein Flugzeug mit einem so großen Massenträgheitsmoment unter menschlicher Rückkopplung instabil ist.
@Sanchises: Nur meine persönliche Meinung, aber ich würde erwarten, dass es sich genau umgekehrt verhält. Angesichts der Masse und Länge des Flugzeugs würde bereits eine geringfügige Verschiebung des Schwerpunkts zwangsläufig einen riesigen Hebelarm erzeugen, der ein „nicht stabiles Flugzeug“ schnell in einen herunterfallenden Ziegelstein verwandeln würde. Ist meine Idee falsch? Wenn sich der CoG hinter dem aerodynamischen Zentrum befindet und die Hebelwirkung lang und stark ist, sollte der Pilot keine Chance haben, die Nase wieder in die richtige Richtung zu drehen.
@ user27978 Wichtig ist nicht, wie schwer das Flugzeug ist, sondern wie instabil es ist. Das Argument in Ihrem Kommentar ist sehr ähnlich zu "Ein schweres Objekt muss aufgrund der enormen Schwerkraft, die darauf wirkt, extrem schnell fallen." Nun, nein, denn die riesige Kraft muss auch eine riesige Masse beschleunigen. Masse hebt sich auf.
Momente skalieren linear mit der Größe, Massenträgheitsmomente quadratisch, also Rotation langsamer. Masse hebt sich auf. Natürlich ist die Masse kubisch, die Fläche quadratisch, also braucht man unverhältnismäßig große Steuerflächen (man beachte die massive Heckflosse eines A380). Ein großes Flugzeug verlässt also nicht so schnell den Vorwärtsflug (großer Phasenspielraum), erfordert jedoch härtere Steueraktionen, um es wieder in die Linie zu bringen (Gewinnspielraum).
Natürlich beantwortet keines der obigen Antworten die Frage wirklich, aber instabile Systeme sind bei weitem nicht das Schlimmste, was in der Technik passieren kann. Vergleichen Sie mit dem Anhedral des B52, um die Rollstabilität zu verringern - zu viel Stabilität entspricht einer sehr langsamen Manövrierfähigkeit.
Jetzt ist keine Zeit für eine erschöpfende Antwort, aber die Tatsache allein, dass die Nettokraft von Flügel und Stabilisator nach oben gerichtet ist, macht das Flugzeug nicht automatisch instabil.
Komisch - das ist das erste Mal, dass ich auf den Ausdruck "Entenflugzeug" stoße. Vielleicht sollte Englisch dem Deutschen folgen und dieses französische Wort auch übersetzen.
@Sanchises: "Die Idee, dass kein Mensch ein von Natur aus instabiles Flugzeug steuern könnte, ist ein Mythos." Tatsächlich war der Wright Flyer von 1903 ein solches Flugzeug .

Antworten (2)

Nein. Positiver Auftrieb am Heck bedeutet nicht zwangsläufig, dass der Schwerpunkt hinter dem aerodynamischen Zentrum des Flugzeugs liegen muss. Erst wenn der flächenbezogene Auftrieb der Leitwerksfläche höher ist als der des Flügels, wandert der Schwerpunkt in den instabilen Bereich.

Der Schwerpunkt liegt immer näher an der Nase des Flugzeugs als die resultierenden aerodynamischen Kräfte

Wieder nein. Der Schwerpunkt muss im getrimmten Flug auf der gleichen Längsstation liegen wie der Druckmittelpunkt, sonst würde das Flugzeug nicht getrimmt werden und zu Nicken beginnen. Bei niedrig montierten Motoren kann ein gewisses Schubmoment auftreten, das durch eine leicht nach vorne gerichtete Lage des Schwerpunkts aufgehoben werden muss, aber dieser Effekt ist gering.

Außerdem ist die Autostabilisierung nicht nur beim Abwürgen hilfreich. Es bietet auch eine ruhigere Fahrt bei böigen Bedingungen und erleichtert dem Piloten das Fliegen des Flugzeugs.

Da das Seitenverhältnis der Leitwerksflächen kleiner ist als das der Flügel, wird der Auftrieb dort teurer eingekauft, sodass es schlecht für die Leistung ist, wenn das Leitwerk mehr Auftrieb pro Fläche als der Flügel erzeugt. Negative Stabilität ist nur hilfreich für Überschallflugzeuge und sehr wendige Flugzeuge . Airbus tut das nicht, und außerdem würde dem A380 keine negative Stabilität bescheinigt.

Was er aber hat, ist, wie alle Airbus-Flugzeuge seit dem A310, entspannte statische Stabilität. Der Schwerpunkt liegt immer noch vor dem neutralen Punkt, aber weniger als bei herkömmlichen Verkehrsflugzeugen. Dies trägt tatsächlich zu einem geringeren Luftwiderstand bei, und die reduzierte (aber immer noch positive!) Stabilität wird durch elektronische Mittel verbessert.

Wenn der CoG immer noch vor dem neutralen Punkt ist, erzeugt das horizontale Stabilisator eines A380 tatsächlich einen positiven Auftrieb während des Horizontalflugs?
Ja. Weniger pro Fläche als der Flügel, aber immer noch positiv. Erst wenn Sie es weiter nach vorne bewegen, gibt es einen Punkt, an dem der Auftrieb am Heck Null ist. Dann liegt der Schwerpunkt dort, wo der Druckmittelpunkt der Flügel-Rumpf-Kombination liegt. Bewegen Sie es jetzt noch weiter nach vorne, und der Auftrieb am Heck wird negativ.
Würde kein anderer Auftrieb des horizontalen Stabilisators als Null dazu führen, dass das Flugzeug um den Schwerpunkt kippt? (unabhängig vom Standort der CG)
@MichaelHall: Es gibt Nickmomente vom Flügel, die durch Auftrieb (positiv oder negativ) am Heck ausgeglichen werden müssen. Nur wenn der gesamte Flügelauftrieb an der Längsstation des Schwerpunkts wirkt, wird für einen stabilen Flug ein Nullauftrieb am Heck benötigt.

Ich habe die Frage heute einem A380-Piloten gestellt und er bestätigte, dass der Stabilisator einen positiven Auftrieb hat und dass daher der Schwerpunkt hinter dem Auftriebszentrum der Hauptflügel liegt. Ihm zufolge verfügt der A380 über eine Kraftstofftrimmung, die Kraftstoff vom Heck in die Haupttanks überträgt. Er flog früher A330 und erklärte, dass direktes Recht im A380 einfacher und stabiler sei als im A330.

Wenn A380 im direkten Recht stabiler ist – und tatsächlich, da es im direkten Recht überhaupt fliegbar ist – muss es positiv stabil sein. Die Antwort ist daher ein klares und klares NEIN .
Beachten Sie, dass das Heck möglicherweise einen positiven Auftrieb liefert, zumindest mit CoG an der hinteren Grenze und hoher Geschwindigkeit. Aber das macht das Flugzeug noch nicht instabil – dafür müsste der Auftrieb mit einem höheren Auftriebskoeffizienten fliegen als der Hauptflügel. Es tut nicht. Das wird nur bei Kämpfern gemacht.
Liegt der Schwerpunkt des A380 wirklich zu weit hinten?
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