Welche Steuerungsprobleme musste die X-1 überwinden, um einen Überschallflug zu erreichen?

Die Regelprobleme werden durch eine Verschiebung der aerodynamischen Kräfte verursacht. Beim Unterschallflug werden sie hauptsächlich im vorderen Teil des Flügels erzeugt (die Auftriebszunahme mit dem Anstellwinkel wirkt am Viertelsehnenpunkt eines Flügels, unabhängig vom Sweep), während sie beim Überschallfluss gleichmäßig über die volle Sehne wirken. Das Auftriebszentrum bei reiner Überschallströmung liegt in der Mitte des Akkords, und in Wirklichkeit verschiebt sich das aerodynamische Zentrum langsam zurück, wenn das Flugzeug durch Mach 1 beschleunigt und ein größerer Teil der Oberfläche der Überschallströmung ausgesetzt wird.

Da die Schwerpunktlage meist fest ist (Concorde pumpte Kraftstoff zwischen Tanks, um den Schwerpunkt zu verschieben), muss diese Verschiebung durch Höhenruderausschlag kompensiert werden. Das Höhenruder muss die Hinterkante nach oben bewegen, wodurch eine Unterbrechung der Tragflächenkontur entsteht, die wiederum bei hoher Unter- und Überschallfluggeschwindigkeit eine schwere Stoßwelle erzeugt. Dieser Stoß verursacht eine Strömungsablösung und kann zu einer Höhenruderumkehr führen. Nur wenn der feststehende Teil des Höhenleitwerks mitbewegt werden kann oder man ein vollfliegendes Leitwerk hat (das ganze Leitwerk wird bewegt, nicht nur der hintere Teil), um die nötige Auftriebsänderung ohne Konturbruch zu erzeugen, das Flugzeuge können sowohl auf Unterschall- als auch auf Überschallgeschwindigkeit getrimmt werden.

Der Vorteil des X-1 war ein Stabilisator mit variabler Inzidenz, der dem P-51 fehlte. Sweep hätte auch geholfen, war aber nicht wirklich nötig.

Das Phänomen, das Sie beschreiben, heißt " Mach Tuck ". Wie Peter beschrieben hat, ändert sich der Ort der Auftriebskräfte, was mehr sein kann, als der Aufzug kompensieren kann.

Es gibt noch einen anderen Faktor am Werk. Dieses Bild zeigt, was auf einer Flügel- oder Heckoberfläche in der Nähe von Überschallgeschwindigkeit passiert. Bei den höheren Drehzahlen zeigt sich eine Strömungsablösung. Dadurch „klebt“ die Strömung nicht mehr an der Oberfläche, sondern erzeugt dort Turbulenzen. Diese Strömungsablösung tritt an der Hinterkante auf, genau dort, wo sich die Steuerflächen normalerweise befinden. Das bedeutet, dass sie nicht in eine glatte Strömung umgelenkt werden, sondern in Turbulenzen geraten. Dies kann ein Flattern in den Steuerungen verursachen und macht die Steuerungsoberflächen viel weniger effektiv.

Die Lösung für dieses Problem bestand darin, die gesamte Leitwerksfläche statt nur eines Hinterkantenabschnitts zu bewegen. Da diese Fläche nun sowohl als Höhenleitwerk als auch als Höhenruder fungiert, wird sie als „ Stabilisator “ bezeichnet . Sie werden diese Funktion bei den meisten Überschall-Kampfflugzeugen bemerken.