Warum und wann werden Klappen verwendet?

Klappen verändern die Wölbung des Flügelprofils. Dies wiederum verändert den Nullauftriebs-Anstellwinkel, vergrößert das maximale Auftriebspotential und bei Fowler-Klappen die Flügelfläche.

Verkehrsflugzeuge verwenden Klappen sowohl beim Start als auch bei der Landung, und die meiste Zeit werden sie nur teilweise ausgelenkt. Vollausschlag wird nur im Endanflug eingestellt, um die Landegeschwindigkeit so weit wie möglich zu reduzieren.

Bei Verwendung einfacher Wölbklappen ist die Widerstandserhöhung bei kleinen Ausschlägen vernachlässigbar (±10° bei 20 % Klappe) und sie können sowohl für den Start als auch für die Landung verwendet werden. Andere Arten von Klappen dienen der Erhöhung des Luftwiderstands (Split-Flap, Zap-Flap) und sollten nur zum Landen verwendet werden. Wenn die Fluggeschwindigkeit konstant bleibt, ändert eine Klappenauslenkung den induzierten Widerstand nur, wenn sie den Auftrieb über die Flügelspannweite neu verteilt. Moderne Segelflugzeuge verwenden Sturzklappen innen und Flaperons (eine Kombination aus Querruder und Klappe) außen, und das Ändern der Klappeneinstellungen hat keinen Einfluss auf den induzierten Widerstand.

Im Allgemeinen besteht der Zweck von Klappen darin, den minimalen Tragflächenwiderstand auf den gewünschten Auftriebskoeffizienten zu verschieben$c_L$. Besonders laminare Tragflächen haben eine ausgeprägte Bandbreite an Auftriebsbeiwerten bei geringem Luftwiderstand. Der Pilot sollte versuchen, in diesem Bereich des minimalen Luftwiderstands zu bleiben, und Klappen geben ihm/ihr die Möglichkeit, dies zu erreichen. Siehe unten für ein Beispiel eines Tragflügels bei einer Reynolds-Zahl von 1 Mio.

Klappen zur Auftriebserhöhung funktionieren auf die gleiche Weise, ändern aber den Sturz viel stärker. Normalerweise müssen sie mit Vorderkantenvorrichtungen (Vorflügeln) kombiniert werden, die die Wölbung an der Nase des Flügels ändern, um ihr volles Potenzial zu entfalten. Unten sind einige Beispiele für Klappen in Kombination mit geeigneten Vorderkantenvorrichtungen. Beachten Sie, dass der durchgezogene Umriss der Fowler-Klappe die Position für die Landung ist, während der gestrichelte Umriss die Position für den Start ist.$\delta$ist der relative Akkord der Klappe.

Junkers-Klappen waren in den Tagen, bevor ausgefeiltere Kraftkompensationsmechanismen entwickelt wurden, die beste Möglichkeit, große Flugzeuge zu steuern, und Split- und Zap-Klappen waren in den 1930er Jahren sehr beliebt. Sie werden noch heute in kleineren Flugzeugen eingesetzt. Die einfache Fowler-Klappe wird bei der C-130 verwendet , und Verkehrsflugzeuge verwenden geschlitzte Klappen wie die in den unteren beiden Reihen der obigen Tabelle.

Starke Klappen erhöhen nicht nur den Luftwiderstand, sondern verändern auch das Nickmoment des Flügels, indem sie das Auftriebszentrum nach hinten verschieben, was eine ausreichende Heckgröße und Steuerkraft erfordert. Bei Verkehrsflugzeugen kann der Einfall des gesamten horizontalen Leitwerks angepasst werden, um genügend Abtrieb zu erzeugen, um dem Nickmoment entgegenzuwirken. Beachten Sie auf dem Bild der An-70 unten, dass der Stabilisator einen Vorflügel hat, der in die entgegengesetzte Richtung zu der des Flügels arbeitet.

Klappen erhöhen den Auftrieb und den Luftwiderstand, indem sie die Wölbung des Tragflügels ändern , und ermöglichen niedrigere Fluggeschwindigkeiten . Es gibt auch einen Effekt der Verschiebung des Druckzentrums (C von P) nach achtern. Aufgrund der Erhöhung des Luftwiderstands kann es zu einer sofortigen Verringerung der Fluggeschwindigkeit kommen (siehe den unten verlinkten Wikipedia-Artikel), bis das Flugzeug durch Herunterfahren seine Stabilität wiedererlangt. Es gibt online einige falsche Diskussionen, wie z. B. eine Antwort auf dieser Seite .

Landeklappen werden häufig bei der Landung verwendet, da sie die Strömungsabrissgeschwindigkeit verringern und den Sinkwinkel vergrößern. Der Pilot hat auch eine bessere Sicht aufgrund der niedrigeren Nasenposition, die durch das hintere C von P verursacht wird.

Klappen erhöhen sowohl den Auftrieb als auch den induzierten Widerstand, aber ein kleiner Betrag (z. B. 10 Grad) der Startklappen kann genügend zusätzlichen Auftrieb liefern, damit das Flugzeug früher abheben kann, ohne dass der Widerstand stark zunimmt, was eine kürzere Startrolle ermöglicht. Ob Startklappen verwendet werden können, ist in den Standard Operating Procedures jedes Flugzeugs angegeben.

Ich habe diese Ressourcen gefunden, die mir gefallen:

• Wie erklärt man einem Flugschüler Klappen?
• Klappe (Luftfahrt) auf Wikipedia

Der Zweck von Hinterkantenklappen und Vorderkantenvorflügeln besteht darin, das Flügelprofil so zu verändern, dass es bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten mehr Auftrieb erzeugt und gleichzeitig die Stallgeschwindigkeit verringert. Dies ermöglicht es dem Flugzeug, mit geringeren Geschwindigkeiten zu starten und zu landen, als dies sonst erforderlich wäre. Aus gestalterischer Sicht ermöglicht die Einbeziehung von Landeklappen eine Optimierung des Grundflügelabschnitts für die beste Leistung im Reiseflug.