Warum verwendet der A320 das Seitenruder zur Quersteuerung im mechanischen Recht?

Wenn das Flugsteuerungssystem des Airbus A320 nach mechanischem Recht arbeitet (das einfachste und technisch niedrigste der Flugsteuerungsgesetze des A320 , bei dem Auslenkungen der Joysticks des Piloten direkt über alte Hydrauliken auf die Steuerflächen übertragen werden, ohne jeglichen Hüllschutz überhaupt; das mechanische Gesetz ist das einzige vollständig nicht Fly-by-Wire-Flugsteuerungsgesetz des A320 und wird im Allgemeinen nur im Falle eines völligen und vollständigen Ausfalls der Flugsteuerungscomputer des Flugzeugs angewendet), die Querruder und Spoiler des Flugzeugs sind funktionsunfähig , und die seitliche Steuerung erfolgt ausschließlich über das Seitenruder.

Das Ruder ist jedoch eine schreckliche seitliche Steuerfläche; Sein beabsichtigter Zweck ist die Richtungskontrolle , die Kontrolle des Gierens, nicht das Rollen. Obwohl das Ruder eines Flugzeugs zur Not verwendet werden kann , um das Flugzeug in die Richtung zu rollen, in die das Ruder ausgelenkt wird, tut es dies indirekt, indem es einen Seitenschlupf hervorruft. Das Ruder, das sich ziemlich nahe an der Mittellinie des Flugzeugs befindet, erzeugt nur ein kleines direktes Rollmoment - was, um die Sache noch schlimmer zu machen, für Flugzeuge ist, bei denen das Ruder über dem Massenmittelpunkt des Flugzeugs montiert ist (z. B. im Wesentlichen alle Verkehrsflugzeuge, einschließlich des A320). , geht in die falsche Richtung . Wenn man also nach rechts abbiegen will und dazu das rechte Seitenruder anlegt, wird das Flugzeug zunächst leicht nach rechts rollenlinks , dann stoppen, dann, während die Nase nach rechts giert und der Schwimmwinkel wächst, schließlich plötzlich und heftig nach rechts rollen. Sobald Sie tatsächlich in einer Kurve sind, verbessert sich die Situation überhaupt nicht, da Sie jetzt streng vermeiden müssen, weitere Ruder in Richtung der Kurve zu geben, damit Sie nicht ins Schleudern geraten (Drehen mit übermäßigem Gieren, was zur Folge hat Nase des Flugzeugs zeigt zur Innenseite der Kurve), was eine ausgezeichnete, bewährte Methode ist, um in einen nicht wiedergutzumachenden Trudel zu geraten und Ihre Versicherungsgesellschaft dazu zu bringen, Ihrer Familie viel Geld zu zahlen.

Wenn man beim Drehen nur einen Satz Steuerflächen auswählen müsste, würde man meinen, dass die seitlichen Steuerungen (Querruder und Spoiler) die optimale Wahl wären, nicht die Richtungssteuerungen (Seitenruder); Auf diese Weise wäre die erforderliche Drehtechnik im Wesentlichen unverändert gegenüber dem normalen Flug, da moderne Flugzeuge das Seitenruder unter normalen Umständen überhaupt nicht verwenden (Fortschritte im Querruderdesign ¹ haben neuere Designs von dem starken nachteiligen Gieren befreit, das die Wrights heimsuchte und war die ursprüngliche Daseinsberechtigung des Ruders ). ²Tatsächlich tut das Gegenstück des A320 in den USA, die Boeing 737, genau dies; Beim Betrieb in manueller Umkehrung (das nächste 737-Äquivalent zum mechanischen Gesetz des A320, da der A320 unerklärlicherweise keine manuelle Umkehrfunktion hat, obwohl er so klein ist, dass er ein Kinderspiel hätte sein sollen), ist das Ruder der 737 (nominell) außer Betrieb , ³ und das Flugzeug wird nur mit den Querrudern und Spoilern gedreht.

Angesichts der immensen Überlegenheit der Querruder und Spoiler gegenüber dem Seitenruder für die seitliche Kontrolle, warum entschieden sich die Designer des A320 für letzteres?

¹ : Bestehend aus verschiedenen Arten der künstlichen Erhöhung des Widerstands, den der fallende Flügel erfährt, um die Erhöhung des induzierten Widerstands am steigenden Flügel auszugleichen, der sich aus seinem nach unten gerichteten Querruder ergibt. Der wichtigste Weg, dies zu tun, besteht darin, dem System einfach Spoilerons hinzuzufügen, was den doppelten Vorteil hat, dass ungünstiges Gieren eliminiert (oder sogar in Proverse umgewandelt wirdgieren - d.h. gieren in die Richtung der Kurve, anstatt aus ihr heraus) und eine erheblich erhöhte Rollautorität (insbesondere bei niedrigen Geschwindigkeiten - und daher hohen Anstellwinkeln - wo der maximale Querruderausschlag nach unten stark eingeschränkt ist, um dies zu vermeiden Abwürgen des aufsteigenden Flügels, was ein Rollmoment in die falsche Richtung erzeugen würde, was die eigenen Bemühungen, das Flugzeug in die beabsichtigte Richtung zu drehen, etwas behindert); Andere Methoden umfassen das Ablenken des nach oben gerichteten Querruders auf dem fallenden Flügel viel weiter von seiner verkleideten Position als das nach unten gerichtete Querruder auf dem aufsteigenden Flügel (wodurch die Erhöhung des induzierten Widerstands auf das nach unten gerichtete Querruder mit einer gleichen oder größeren Erhöhung des Druckwiderstands ausgeglichen wird - und, bei den transsonischen Reisegeschwindigkeiten moderner Jetliner,unter dem Flügel (wo es einen zusätzlichen Luftwiderstand auf dem jetzt fallenden Flügel erzeugt, um den zusätzlichen Luftwiderstand auf dem jetzt steigenden Flügel auszugleichen).

² : In modernen Flugzeugen wird das Seitenruder nur verwendet, wenn es aus irgendeinem Grund notwendig ist, einen großen Schwimmwinkel zu erzeugen, wobei diese Fälle in drei allgemeine Kategorien fallen:

• Der Auslegungsfall des Ruders (das Szenario, das die größten Anforderungen an das Ruder stellt und somit die minimal erforderliche Steuerautorität - und damit indirekt die erforderliche Größe - des Ruders bestimmt) ist ein Motorausfall bei niedriger Geschwindigkeit mit dem Der absolute Worst Case ist ein plötzlicher Totalausfall des am weitesten außen liegenden Triebwerks während des Starts, unmittelbar nach V ¹ . Bei diesen niedrigen Geschwindigkeiten muss das Seitenruder – insbesondere bei Flugzeugen mit Flügelmotoren – groß sein, um dem großen Giermoment eines ausgefallenen Triebwerks entgegenzuwirken, weshalb das Seitenruder genügend Steuerhoheit hat, um die seitlichen Steuerungen bei niedriger Geschwindigkeit zu überwältigen, was ist warum alle Flugzeuge eine Crossover-Fluggeschwindigkeit haben .

• Die häufigsteDie Verwendung des Seitenruders erfolgt dagegen bei Landungen mit Seitenwind, bei denen das Flugzeug, um seine Nase während des Sinkflugs und des Aufflackerns in den relativen Wind zu halten, die Landebahn mit einem großen Krebswinkel (dh mit dem des Flugzeugs) anfliegen muss Längsachse, die einen großen Winkel mit der Landebahn bildet, anstatt dass die beiden parallel sind oder idealerweise zusammenfallen), und muss dann beim Aufsetzen des Hauptrads sofort (innerhalb von ein oder zwei Sekunden) in Richtung der Landebahn gieren (was erforderlich ist eine sehr hohe Gierrate, insbesondere bei hohem Seitenwindanteil und daraus resultierendem sehr großem Crab-Winkel, und damit - da die Pinne nicht bis zum Aufsetzen des Bugrads zum Steuern verwendet werden kann und jedenfalls weitgehend wirkungslos wäre, außer bei der Zerstörung der Bugradreifen, bei den hohen Geschwindigkeiten eines aufsetzenden Düsenflugzeugs - ein plötzliches,großer Seitenrudereingang), um ein seitliches Weglaufen zu vermeiden.

• Das dritte Hauptszenario für die Verwendung des Seitenruders ist, wenn das Flugzeug plötzlich wenden muss, wenn es sich mit hoher Geschwindigkeit am Boden bewegt ( z irgendwie auf die Landebahn gelangt ist, auf der Sie starten und/oder landen). In diesem Fall kann das Flugzeug nicht rollen, da der Boden im Weg ist, sodass das Seitenruder (zusammen mit Differentialbremsung und bei niedrigeren Geschwindigkeiten etwas Pinneneingabe) verwendet wird, um das Flugzeug zu drehen.

^{3 : Tatsächlich} ist ein kleiner Seitenruderausschlag im manuellen Umkehrflug verfügbar, wenn genügend Kraft auf die Seitenruderpedale ausgeübt wird, aufgrund der Besonderheiten des Designs des Seitenrudersteuersystems der 737.