Warum haben viele Flugzeuge sowohl bewegliche Leitwerke als auch Höhenruder?

Viele Flugzeuge – insbesondere große Verkehrsflugzeuge – haben sowohl ein sich vollständig bewegendes Höhenleitwerk (Höhenleitwerk) als auch Höhenruder. (Sie haben auch ein kleines drittes bewegliches Element an der Hinterkante der Aufzüge.)

Soweit ich das beurteilen kann, machen alle diese Oberflächen genau dasselbe, nämlich eine Tonhöhenänderung. In der Tat bestätigt diese Antwort , dass sowohl Stabilisator als auch Aufzüge den gleichen Effekt haben, obwohl Hinweise darauf geben, dass es bei Überschallgeschwindigkeiten Unterschiede geben kann, was für die meisten Verkehrsflugzeuge nicht gilt.

Ich verstehe, dass die Trimmung von Bedeutung ist, aber letztendlich versuchen Sie nur, die Nase nach oben oder unten zu richten. Besonders bei Computern, die optimale Winkel berechnen, scheint das Vorhandensein von zwei Steuerflächen, die einander entgegenwirken können , eine Menge Komplexität hinzuzufügen.

Natürlich muss es einen Vorteil haben, beides zu haben, ich würde gerne wissen, was das ist?

737 Leitwerk737 Leitwerk ( Quelle )

würde diese Antwort helfen?

Antworten (3)

  1. Das Bewegen jedes Teils hat unterschiedliche Auswirkungen auf das Ziehen:

    • Wenn Sie nur das Höhenruder bewegen, wird der Sturz erhöht, wodurch eine große Kraft erzeugt wird, die zum Manövrieren nützlich ist, aber es erzeugt auch mehr Luftwiderstand.

    • Das Bewegen des gesamten Stabilisators bei niedrigem Sturz erzeugt bei gleicher Kraft weniger Luftwiderstand, was der Reiseeffizienz zugute kommt.

    Deshalb dient das Höhenruder der Steuerung und der vordere Teil des Stabilisators der Trimmung.

  2. Die Anordnung erhöht die Komplexität, fügt aber auch Redundanz hinzu . Wenn einer der Aktuatoren bricht und blockiert, ist das Flugzeug mit dem anderen Teil immer noch ausreichend steuerbar, um eine sichere Landung durchzuführen.

Dieser plus trimmbare Stabilisator ermöglicht den vollen Höhenruderausschlag bei allen Trimmeinstellungen.
@busdriver, voller Ausschlag, aber nicht volle Autorität, da die Stabilisator- und Höhenruderbefehle ungefähr zusammengezählt werden.
Ich habe nie viel darüber nachgedacht, auch ein überkritisches Leitwerk zu benötigen, aber ja, ein gekrümmtes Leitwerk wäre eine Katastrophe im Überschallflug.

Luftwiderstand ist ein Hauptgrund, wie in der Antwort von @JanHudec beschrieben. Der andere ist die Manövrierfähigkeit angesichts des ziemlich großen Schwerpunktbereichs, der bei modernen Transportflugzeugen vorhanden ist. Ohne horizontalen Stabilisator kann das Höhenruder für das Manövrieren im vorderen Schwerpunkt unzureichend sein.

Eine wahrscheinliche Einschränkung wäre die Einhaltung von 14 CFR 25.107(e)(3) und (4), wo eine sofortige Startrotation im All-Engine-Operating (AEO)- und One-Engine-Inoperative (OEI)-Zustand mit Rotation nachgewiesen werden muss Geschwindigkeit unten v R (-5 kt für OEI und -7 %/10 kt für AEO) bei maximalem Startgewicht und am weitesten vorne liegendem Schwerpunkt. Eine sofortige Rotation ist möglicherweise nicht mit einem festen Stichwinkel und einem vollständig nach oben gerichteten Höhenruder zu erreichen.

Ein anderer kann die Fähigkeit sein, die Überziehgeschwindigkeit gemäß 14 CFR 25.201 zu demonstrieren, mit heruntergeklappten Klappen im vorderen Schwerpunkt. Wenn die niedrigste erreichte Geschwindigkeit durch die Pitch-Behörde begrenzt ist, dann wäre dies die niedrigste Geschwindigkeit, die ein Hersteller angeben kann, unabhängig davon, wie niedrig die tatsächliche aerodynamische Strömungsabrissgeschwindigkeit ist. Dies wirkt sich negativ auf die Feldleistung aus.

Mit einem trimmbaren horizontalen Stabilisator werden die oben genannten Probleme gelöst oder zumindest stark gemildert. Die Kosten sind, wie Sie bereits erwähnt haben, eine größere Komplexität und zusätzliche Fehlermodi, die berücksichtigt werden müssen. Zum Beispiel muss die Einhaltung von 14 CFR 25.107(e)(4) jetzt auch eine sofortige Rotation mit dem maximalen Mistrim des H-Stabs beim Start nachweisen .

Wie hat der TriStar die Einhaltung der von Ihnen erwähnten Anforderung von Teil 25 gehandhabt? Das könnte lehrreich sein...
@UnrecognizedFallingObject Ich kann nicht viele authentifizierte Informationen über den L-1011 FCS finden, darüber hinaus hat er einen (vielleicht) Stabilisator und (Getriebe-) Aufzüge. Wenn Sie irgendwelche Quellen haben, würde ich gerne mehr erfahren.
Meines Wissens nach verwendete der L-1011 ein vollständig fliegendes, hydraulisch gesteuertes horizontales Heck mit gezahnten Laschen an der Hinterkante, ja, aber ich habe leider auch keine Quellen zur Hand: /

Verwandte - Stabilatoren sind aerodynamisch für Überschalljäger erforderlich, um die Aufzugsautorität aufrechtzuerhalten. Interessante Geschichte über seine Entdeckung und Chuck Yeager zu lesen. Wenn ich mich richtig erinnere, läuft es darauf hinaus, dass Trimmklappen nicht funktionieren und Sie töten können, sobald Sie die Schallgeschwindigkeit aufgrund der Stoßwellenausbreitung überschreiten.

Für die allgemeine Luftfahrt, die kein Fly-by-Wire verwendet, bietet ein Stabilisator eine bessere Höhenruderkontrolle, da weniger physische Kraft für die Bewegung erforderlich ist. Es wird typischerweise mit einem Anti-Servo ergänzt.

Google Mach Tuck, Stabilator und Antiservo für interessante grundlegende und technische Materialien.

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