Was passiert nach einem Hardover des Ruders?

Ich bin mir sicher, dass viele von Ihnen mit „Hardover-Ruder“ vertraut sind, bei dem das Ruder eines Flugzeugs in eine extreme Position ausschlägt – ganz nach links oder ganz nach rechts. Viele von Ihnen werden sich bewusst sein, dass ein solches Ereignis, das durch eine fehlerhafte Power Control Unit verursacht wurde, mit dem Verlust von United Airlines Flug 585 und USAir Flug 427 verwickelt war Die Untersuchung dieses Vorfalls enthüllte die Geheimnisse um den Verlust der beiden oben genannten Flüge.

Meine Frage bezieht sich auf die Auswirkungen eines Ruderschlags auf den Flug - und wie es zu den beiden Abstürzen geführt hat. Mich interessiert, was aerodynamisch passiert, nachdem sich das Ruder in seine äußerste Position bewegt hat, und der Ablauf der Ereignisse, die darauf folgen. Es ist mir klar, dass ein Ruderschlag ein extrem destabilisierendes Ereignis sein muss. Aber ich hätte gerne eine genauere Erklärung, was genau passiert. Welche Auswirkungen hat es? Was passiert mit dem betroffenen Flugzeug und warum könnte es abstürzen?

Antworten (2)

Mit einem vollständig ausgelenkten Seitenruder fliegt das Flugzeug mit erheblichem Seitenschlupf , und durch Absenken des Luvflügels kann es auf einem geraden Kurs gehalten werden. Dies geschieht normalerweise absichtlich bei Segelflugzeugen und Leichtflugzeugen, wenn sie schnell an Höhe verlieren möchten, da der hohe Schwimmwinkel den Luftwiderstand erheblich erhöht. Wenn ζ Ihr Ruderausschlagwinkel ist, hat der Schlupf normalerweise einen Seitenschlupfwinkel β von zwischen - 0,5 ⋅ ζ und - ζ , abhängig von den Details des Flugzeugs.

Wenn der Hardover bei hoher Geschwindigkeit passiert, werden die resultierenden aerodynamischen Kräfte den Rumpf und die Heckstruktur sicherlich überlasten, und das Flugzeug wird auseinanderbrechen und abstürzen . Keine noch so große Pilotenfertigkeit kann dies verhindern!

Wenn das Flugzeug den Hardover-Vorfall übersteht, kann der Pilot höchstens auf einen kontrollierten Absturz hoffen: Der Seitenschlupfwinkel führt zum Abreißen des Fahrwerks, und der heruntergefallene Luvflügel provoziert eine Bodenschleife - wenn der Pilot versucht, zu nivellieren die Flügel während des Aufflackerns, wird die resultierende Gierbewegung das Flugzeug in die andere Richtung schleifen.

Ich hatte einmal die Gelegenheit, den Prototyp des Swift S-1 , eines hervorragenden polnischen Kunstflugsegelflugzeugs, zu fliegen. Bei einem Manöver blieb mein linkes Pedal stecken, und ich sah, wie ich das Flugzeug bereits seitwärts in den Boden rutschte. In den verbleibenden Minuten versuchte ich, die Pedale zu lösen und hatte Glück und beendete den Flug mit einer ereignislosen Landung. Hinterher fand ich heraus, dass der Tretmechanismus das Kabel von der Batterie erfasst hatte, und mein Manövrieren hatte es wieder befreit. Dies war das nächste Mal, dass ich mit einem Ruder fest an Land gekommen bin, und ich bin nicht erpicht darauf, dies jemals wirklich auszuprobieren.

Ich bin froh, dass Sie den knappen Anruf überlebt haben. Du bist viel zu wertvoll dafür.
Ps, Ihre Antwort basiert auf dem Flug ohne Motor. Wie würde die Schubsteuerung die Schiffbarkeitsgleichung beeinflussen?
Einverstanden, meistens -- es erfordert ziemlich viel Arbeit, einen Jet mit strenger Quersteuerung sicher zu landen (die EGF4649-Crew war in der Lage, dies mit viel Querruder und schwerer Pinne während des Ausrollens zu tun). Bezüglich AA587 erforderte dies jedoch einen abwechselnden Ruderausschlag - ein einfacher Vollausschlagbefehl ist bei jeder Geschwindigkeit unter V-sub-a strukturell in Ordnung.
@RoboKaren: Schub würde im Horizontalflug durch das Giermoment des asymmetrischen Schubs und erneut während der Landung durch Verringerung der Sinkrate ein wenig helfen. Das Giermoment aufgrund des Schubs hängt von der Position des Motors ab, ist aber im Allgemeinen gering - denken Sie daran, dass das Heck so dimensioniert ist, dass es ausgefallene Motoren auf einer Seite kompensiert.
@UnrecognizedFallingObject: Richtig, aber v C >> v EIN in den meisten Fällen. Wenn der Hardover während der Reise schlägt, ist ein strukturelles Versagen sehr wahrscheinlich. Die Reaktion des Flugzeugs wird nicht nur ein einfaches Gieren sein, sondern ein Gieren, Überschwingen, Schwingen (hoffentlich gedämpft), und normalerweise ist das erste Überschwingen das, was Sie erwischt.
Ist es in Bezug auf American Airlines Flug 587 richtiger zu sagen, dass ein Ruder Hardover dazu führte, dass es auseinander brach, oder die wiederholte Durchbiegung der Ruderoberfläche in einem viel größeren Ausmaß als nötig? Ich meine, ist es technisch gesehen nicht das "Verklemmen" der Steuerfläche bei einer bestimmten Auslenkung aufgrund eines mechanischen Versagens im Gegensatz zur Eingabe des Piloten? Können wir sowohl die Vollauslenkung aufgrund der Eingabe des Piloten als auch die Vollauslenkung aufgrund eines Hydraulikausfalls als „Hardover-Ereignis“ bezeichnen?
@Ksery: Es war die wiederholte Auslenkung in den Wind , die die Vertikale von American Airlines 587 riss. Die Vertikale ist für eine vollständige Auslenkung bei null Seitenschlupf und v bemessen EIN , aber nicht die zusätzliche Last eines schlitternden Flugzeugs. Und eine befohlene Ablenkung ist meiner Meinung nach kein Hardover.

Hardover einer Ruderfläche bedeutet im Grunde, dass sie gegen einen mechanischen Anschlag geklemmt ist; Stellen Sie sich vor, Sie hätten einen Poltergeist in Ihrem Flugzeug, der auf die eine oder andere Weise Seitenruder (oder Querruder oder Höhenruder) voll einsetzt.

Im Fall des Seitenruders wird es tatsächlich ein starkes Gieren und Rollen mit dem daraus resultierenden Seitenschlupf verursachen. Um damit fertig zu werden, ist eine kräftige Portion gegnerischer Querruderkontrolle (und Spoileron, falls Ihr Flugzeug das hat) erforderlich; Dies erzeugt einen Vorwärtsschlupf, der das Flugzeug auf Kosten eines erhöhten Sinkens auf Kurs hält, was mehr Neigung und Kraft erfordert, um es zu überwinden.

Für die meisten Jets ist dies für die Besatzung schwierig, aber machbar: Die Besatzung der American Eagle 4649 schoss ein ILS in Bangor bei Schneetreiben, wobei das Ruder ihrer Embraer 135 ganz nach rechts blockiert war, und landete sicher. Im Fall der 737 hat das Ruder jedoch so viel Autorität bei niedriger Geschwindigkeit, dass unterhalb einer bestimmten Fluggeschwindigkeit nicht genügend Querruder- / Spoiler-Roll-Autorität vorhanden ist, um das nachteilige Rollen eines Hardover-Ruders zu überwinden. Schlimmer noch, das PCU-Problem der 737 schickte nicht nur das Ruder hart um, es verursachte eine Umkehrung – die Piloten traten auf das Pedal, von dem sie dachten, dass es die Dinge verbessern würde, und das Ruderproblem wurde schlimmer und verwirrte den absoluten Rotz aus ihnen . Möglicherweise können Sie mit unterschiedlicher Kraft herauskommen, vorausgesetzt, sie wurde früh genug angewendet, um der Rolle entgegenzuwirken, bevor Sie auf einer Flügelspitze hinüber und nach unten gingen ...

Warum würde ein hartes Ruder das Flugzeug zum Rollen bringen?
@ Au101 - weil die Rudereingabe dazu führt, dass ein Flugzeug sowohl rollt als auch giert (diese Kopplung hängt mit dem berüchtigten lästigen holländischen Rollen zusammen ).
@ Au101: Weil die Rudereingabe dazu führt, dass das Flugzeug zu einer Seite giert, wodurch sich der Flügel an der Außenseite des Gierens schneller bewegt als der innere Flügel, wodurch der äußere Flügel mehr Auftrieb erzeugt als der innere Flügel, der das anhebt Außenflügel relativ zum Innenflügel, wodurch das Flugzeug hart in Richtung des Seitenruders rollt.
Ja, Differenzschub hat diese 747 gerettet. fss.aero/accident-reports/look.php?report_key=1012
@CamilleGoudeseune: Differentialschub plus zwei Ruder statt nur einem.
Was passiert nach einem Hardover des Ruders?
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