Wie kommt es zum Ruderlock?

Die Rudersperre erfordert eine mechanische Verbindung zwischen den Ruderpedalen und dem Ruder. Ohne Kraft auf die Pedale wird das Ruder dann die Wetterfahne (Schwimmen) in eine Gleichgewichtsposition bringen, die vom Seitenschlupfwinkel und den Gelenkmomentkoeffizienten dieses bestimmten Ruders abhängt.

Bei ausreichendem Schwimmwinkel stößt das Ruder an seine Auslenkungsgrenzen und stoppt, um sich weiter zu bewegen. Wenn der Schwimmwinkel noch zunimmt, bestimmt die Differenz zwischen dem maximalen Ausschlag und dem theoretischen Schwimmwinkel (wenn keine mechanischen Anschläge vorhanden wären) die aerodynamische Kraft, mit der das Ruder in die Anschläge gedrückt wird.

An diesem Punkt zeigt das Ruder eine vollständig getrennte Strömung auf seiner Leeseite, aber das ändert nur die Gelenkmomentableitungen und den resultierenden Schwimmwinkel. Normalerweise ist das Verhältnis zwischen der Änderung des Schwimmwinkels und der resultierenden Änderung des Schwimmwinkels kleiner als eins für kleine Winkel, steigt aber für größere Winkel über eins an. Dies bedeutet, dass das Ruder bei kleinen Erhöhungen des Schwimmwinkels einen steilen Anstieg des Scharniermoments erfährt, sobald es seine maximale Auslenkung erreicht hat.

Wie weit der Pilot in der Lage ist, diese Kräfte zu überwinden und das Ruder wieder in Neutralstellung zu bringen, hängt von der Größe des Ruders und dem dynamischen Druck ab. Idealerweise würde er/sie das Ruder niemals schwimmen lassen, was auch sicherstellen sollte, dass die Schwimmwinkel niedrig bleiben. Bei manchen Manövern wie einem Seitenschlupf wünscht man sich jedoch hohe Seitenschlupfwinkel, und da ist ein blockiertes Seitenruder ganz normal.

Als ich den Schempp-Hirth Discus flog , konnte ich entweder sanft in einen Seitenschlupf mit mäßigen Winkeln und ohne Ruderblockierung schweben oder das Flugzeug heftig in den Seitenschlupf schwingen, was zu einem höheren getrimmten Seitenschlupfwinkel und einem blockierten Ruder führte. Die Ruderkräfte in einem Segelflugzeug sind jedoch gering und das Beenden dieses Zustands war trivial einfach.

Ich habe in meiner Karriere auch einen Absturz erlebt, als ein Testflug mit einem geringfügig stabilen Flugzeug schief ging. Das Flugzeug flog mit Mach 0,7 und hatte eine vollmechanische Ruderanlenkung. Der Pilot hatte seine Füße von den Pedalen genommen und das Flugzeug geriet in einen Seitenschlupf, als er Querruderdubletten machte. Erst als der Seitenruderausschlag 10° erreicht hatte, versuchte er, diesen Zustand zu korrigieren (zu diesem Zeitpunkt betrug der Schwimmwinkel ebenfalls etwa 10°), aber die sich verschlechternde Richtungsstabilität bei höherem Seitenschlupf drückte das Flugzeug in einen maximalen Seitenschlupf von 27°. Da der maximale Seitenruderausschlag nur 20° betrug, gewann das Flugzeug mit dem blockierten Seitenruder bei maximalem Schiebewinkel wieder an Stabilität und endete in einer Gierschwingung zwischen 17° und 27° Schieben. Die auftretenden Pedalkräfte waren zu hoch, um überwunden zu werden. Bedauerlicherweise, Das Heck war ein T-Heck und erzeugte mit diesen höheren Seitenschlupfwinkeln ein starkes Pitch-Down-Moment, und auch die Stick-Kräfte waren zu hoch, um dies zu korrigieren. Am Ende tauchte das Flugzeug in den Boden.

Normalerweise geht der Luftstrom über das Seitenleitwerk von vorne nach hinten, was bedeutet, dass er auf die Vorderseite des Seitenruders trifft und es zentriert. Aber das Seitenleitwerk ist eigentlich wie ein kleiner Flügel. Bei einem Schieber kommt der Luftstrom mehr von der Seite. Wenn Sie mit dem linken Seitenruder nach rechts gleiten, kommt der Luftstrom von rechts. Wenn der vertikale Stabilisator blockiert, wirkt der Luftstrom nicht mehr, um das Ruder zu zentrieren: Er drückt nur dagegen und drückt es von der Mitte weg.