Warum sehe ich diese Art von geteilten Querrudern nicht in Flugzeugen?

Warum sehe ich keine geteilten Querruder, die wie Spoiler nach oben und wie normale Querruder nach unten funktionieren? Ist das nicht ein guter Weg, um unerwünschtes Gieren loszuwerden?

geteiltes Querruder

Ungünstiges Gieren wird durch den unterschiedlichen Luftwiderstand für Querruder nach oben und unten verursacht, Querruder nach unten hat mehr Widerstand als Querruder nach oben; In dieser Konfiguration wird bei hochgefahrenem Querruder zusätzlicher Luftwiderstand aufgrund der Teilung erzeugt. –

Könnten Sie Ihrer Frage hinzufügen, warum dies Ihrer Meinung nach das nachteilige Gieren verringern würde?
Unerwünschtes Gieren wird durch den unterschiedlichen Widerstand für Querruder nach oben und unten verursacht, Querruder nach unten hat mehr Widerstand als Querruder nach oben. In dieser Konfiguration wird bei nach oben gerichtetem Querruder zusätzlicher Widerstand aufgrund der Aufteilung erzeugt.
Aber für die gleiche Rollautorität und weniger Gesamtwiderstand, warum nicht einfach etwas Differenzial verwenden, dh die Bewegung des nach oben gehenden Querruders erhöhen und die Bewegung des nach unten gehenden Querruders verringern?
@quietflyer: Differentielle Querruder (einfacher) wären ein Grund, warum nicht, dh eine Antwort; warum nicht eins daraus machen?
Ich glaube, dass der komplizierte Betätigungsmechanismus, den ein solcher Aufbau erfordern würde, die geringfügigen Gewinne beim Entgegenwirken des nachteiligen Gierens einfach nicht ausgleichen würde.
Als Sanchises Sie bat, „zu Ihrer Frage das Warum hinzuzufügen “, suchten sie nicht nach einem Kommentar, sondern buchstäblich nach Ihnen, um hinzuzufügen, warum Sie dachten, dass dies negatives Gieren in den Hauptteil der Frage reduzieren würde. Ich habe das für Sie über eine Bearbeitung (um "teach by doing") zu erledigen. Hoffentlich erhalten Sie eine Antwort, die Sie nützlich finden.

Antworten (4)

Es ist möglich, ein geteiltes Querruder herzustellen, das tatsächlich (viel) weniger anfällig für ungünstiges Gieren wäre. Aber es gibt auch Nachteile:

  • Es würde zu Komplexität und damit zu einem höheren Ausfallrisiko führen. Was in den Flugsteuerflächen, dem Eingang zur kontrollierten Flugsicherheit, nicht erwünscht ist.
  • Es ist auch viel weniger effizient bei der Erzeugung von Rollen: Ein erheblicher Teil des Rollmoments ist verschwunden, da die untere Oberfläche nicht zur Aufwärtsströmungsablenkung beiträgt.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung einBildquelle

Das obige Bild zeigt, wie ungünstiges Gieren eliminiert wird, ohne die Komplexität zu erhöhen: Das Frisé-Querruder hat eine untere Ecke, die hervorsteht, wenn es nach oben ausgelenkt wird, wodurch der Luftwiderstand erhöht wird.

Wie in der Antwort von @Mark angegeben, hatten die späteren Versionen B-52 ihre kleinen Querruder durch Spoiler ersetzt. Nicht um nachteiliges Gieren zu reduzieren, sondern um die Querruderumkehr zu eliminieren. Aus dem Wiki:

Aufgrund der Missionsparameter der B-52 wären nur bescheidene Manöver erforderlich, ohne dass eine Spin-Erholung erforderlich wäre.

B-52 vor den G-Modellen hatten sehr kleine Querruder mit einer kurzen Spannweite, die ungefähr ihrer Sehne entsprach. Diese "Fühler-Querruder" wurden verwendet, um dem Steuerjoch des Piloten Rückkopplungskräfte zuzuführen und die Rollachsen während heikler Manöver wie der Luftbetankung fein abzustimmen. Aufgrund des Verdrehens des dünnen Hauptflügels würden herkömmliche Querruder vom Außenbordklappentyp an Autorität verlieren und könnten daher nicht verwendet werden. Mit anderen Worten, eine Querruderaktivierung würde dazu führen, dass sich der Flügel verdreht und die Rollkontrolle untergräbt. Sechs Spoiler an jedem Flügel sind für den Großteil der Rollkontrolle verantwortlich. Die späten B-52G-Modelle beseitigten die Querruder vollständig und fügten jedem Flügel einen zusätzlichen Spoiler hinzu. Teilweise wegen des Fehlens von Querrudern waren die Modelle B-52G und H anfälliger für Holländerrollen.

Heutige Passagierflugzeuge mit hohem Unterschallpegel haben meistens zwei Querrudersätze, innen und außen, plus Spoiler. Querruder nach innen für den Einsatz bei hohen Geschwindigkeiten, auch um die Querruderumkehr zu eliminieren.

"anfälliger für Dutch Roll". Zeigen Sie mir ein Flugzeug, das das kann . Ich frage mich, wie sehr die Außenbordmotoren und Kraftstofftanks hier geholfen haben. 🤔
@AdityaSharma Tatsächlich aktualisiert.
Sicher, schätze es auch sehr, erste Querruder als Lösung zu erwähnen. Guten Tag!

In dieser Konfiguration wird bei hochgefahrenem Querruder zusätzlicher Luftwiderstand aufgrund der Teilung erzeugt.

Betrachtet man das folgende Bild aus diesem NACA-Bericht , so ist ersichtlich, dass bei gleichem Auftriebskoeffizienten eine geteilte Klappe/Querruder weniger Luftwiderstand erzeugt als eine einfache Klappe/Querruder, insbesondere bei hoher AoA:

polarer Vergleich Split vs Plain Flap

Mit einer geteilten Klappe/einem Querruder passiert also tatsächlich das Gegenteil von dem, was Sie erreichen möchten.

Auch für das Nickmoment werden ähnliche Ergebnisse erzielt, wobei die geteilte Klappe/Querruder das Moment weniger modifiziert als eine einfache Klappe/Querruder C l gleich sein.

Sowohl einfache als auch geteilte Klappen/Querruder wurden nach dem 2. Weltkrieg durch die effizienteren geschlitzten Klappen/Querruder ersetzt.


Bonusmaterial

Spoiler werden normalerweise verwendet, um den Luftstrom auf der Oberseite eines Flügels gut zu stören und im Grunde einen kontrollierten Strömungsabriss auszulösen.

Auch wenn sie als Spoiler bezeichnet und als primäre Steuerflächen verwendet werden können (ein typisches Beispiel ist die B-52 und viele, wenn nicht alle Düsenjäger), sollten sie nicht mit Querrudern als solchen verwechselt werden:

  • Querruder werden mehr oder weniger asymmetrisch zwischen linkem und rechtem Flügel eingesetzt (das eine geht nach oben und das andere nach unten); Spoiler können nur nach oben gehen, wodurch der Auftrieb lokal verringert und der Luftwiderstand erhöht wird.
  • Querruder enden an der Hinterkante des Flügels und erstrecken sich über etwa 0,2 Akkorde; Um effektiv zu sein, werden Spoiler normalerweise in einem Abstand von etwa 0,6 Sehnen von der Vorderkante platziert und erstrecken sich nicht bis zum Ende des Flügels.
  • Bei den B-52 wurden Spoiler aufgrund aeroelastischer Probleme des sehr langgestreckten Flügels Querrudern vorgezogen.

Der B52 hat "Spoilerons". Eine Rollsteuerung ist möglich, indem Spoiler unterschiedlich angehoben werden. Der Vorteil besteht darin, dass kein nachteiliges Gieren erzeugt wird.

Bei der B-52 entlastete dies den sehr hohen vertikalen Stabilisator früherer Modelle erheblich, der für Stabilität bei über 50.000 Fuß und hohen Unterschallgeschwindigkeiten benötigt wurde, für die der Pfeilflügelbomber nach Konstruktionsänderungen in den späten 1940er Jahren fliegen sollte , indem die Notwendigkeit von Rudereingaben beseitigt wird, um einem nachteiligen Gieren entgegenzuwirken.

Es funktioniert so gut, spätere Modelle haben überhaupt keine Querruder mehr. Spoiler tragen auch dazu bei, die Flügeldrehkräfte zu reduzieren, die Querruder bei höheren Fluggeschwindigkeiten erzeugen können.

Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; diese Konversation wurde in den Chat verschoben .

Zunächst können wir geteilte Klappen aus der Referenz definieren und beachten: In der Frage gibt es kein Bild einer geteilten Klappe.

Was im oberen Bild abgebildet ist, ähnelt eher einem Spoiler .

Das mittlere Bild zeigt ein Profil ohne Ruderdurchbiegung und das untere zeigt eine nach unten gerichtete Klappendurchbiegung.

Es ist die Auslenkung nach unten, die ein nachteiliges Gieren verursacht. Differential-Spoiler bewirken ein Rollen in die Kurve hinein und nicht weg, wodurch das Ruder nicht mehr benötigt wird, um einem nachteiligen Gieren entgegenzuwirken.