Wie stark muss jemand sein, um ohne "Servolenkung" zu fliegen?

Flugzeuge verwenden heutzutage Fly-by-Wire-Systeme, während ältere eine Mischung aus Hydraulik mit elektronischer Unterstützung hatten, wie die MD-11 (und vielleicht 737-800?).

Aber was würde passieren, wenn Sie die elektronischen Systeme verlieren und manuell fliegen müssten? Ich erinnere mich an einen Vorfall in einer MD-11 und Piloten, die rohe Muskelkraft einsetzten, um die Flugflächen zu bedienen (und ungefähr 10 Kilo Kraft aufwendeten, nur um das Joch an Ort und Stelle zu halten) oder ständig 10 Kilo Kraft auf das Joch ausübten (Mein Gedächtnis ist nicht gerade schlecht. Es war vor einem Monat)

Wie viel rohe Muskelkraft ist also nötig, um eine MD-11 oder eine 737-800 zehn Minuten lang ohne Hilfe zu fliegen und dann zu landen? Durch zwei Piloten oder als Einzelperson.

Es ist keine Antwort, da Sie anscheinend nur nach MD-11 oder 737 fragen, aber die A-10 hatte "ein mechanisches System als Backup, wenn die Hydraulik ausfällt. Beim Flug ohne Hydraulikkraft wird das manuelle Umkehrsteuerungssystem verwendet; Die Neigungs- und Giersteuerung wird automatisch aktiviert, die Rollsteuerung wird vom Piloten ausgewählt. Im manuellen Umkehrmodus ist die A-10 unter günstigen Bedingungen ausreichend steuerbar, um zur Basis zurückzukehren, obwohl die Steuerkräfte größer als normal sind.
Viele Flugzeuge verwendeten Hydraulik nur, um die vorhandenen mechanischen Steuerungen, wie die Servolenkung von Autos, zu verstärken. Wahrscheinlich das erste in Serie produzierte Flugzeug, das dies tat, waren die hydraulisch verstärkten Querruder der P-38L. Es konnte tatsächlich einmotorige Jäger bei hoher Geschwindigkeit überrollen, da das volle Querruder mit wenig Aufwand für den Piloten verfügbar war, während der FW190-Typ beide Hände am Steuerknüppel hatte und versuchte, die maximale Rollrate zu erreichen. Wenn Sie in diesem Fall die Hydraulik verlieren, kehren Sie zur manuellen Steuerung zurück, als würden Sie Ihre Servolenkung verlieren.
Die 737 verfügt über eine manuelle Umkehrung (außer am Seitenruder), die eine Steuerung ohne Hydraulik ermöglicht, zusammen mit ihren Vorgängern 707 und 727. Dies sind die einzigen Boeing-Jets, die auf diese Weise konstruiert wurden.
@ user71659 Wie stark muss jemand sein, um mit manueller Umkehrung mit nahezu Stallgeschwindigkeit zu fliegen (weil ich denke, dass Sie mehr Muskelkraft benötigen, um stärkeren Wind zu bekämpfen)?

Antworten (3)

Du kannst nicht. Die meisten dieser Flugzeuge werden mit hydraulisch angetriebenen Steuerflächen geflogen, ohne dass mechanische Eingaben von den Cockpit-Flugsteuerungen möglich sind. Die Flugsteuerungen bedienen nur Servosteuerventile in den hydraulischen Stellgliedern, wie die Schaufel eines Frontladers, aber etwas schicker. Wenn es sich um FBW handelt, macht das FBW-System dasselbe an den Stellgliedern unter Verwendung von Drehmomentmotoren, die von den FBW-Computern betrieben werden, um die Servosteuerventile anzutreiben.

Es gibt zwei oder drei hydraulische Stellglieder, die jede Steuerfläche antreiben. Die Flugsteuerung im Cockpit steuert nur das Ausfahren/Einfahren der Stellantriebe. Das Steuergefühl in diesen Flugzeugen kommt von Federvorrichtungen im Steuerkreis, um "Luftlasten" zu simulieren. Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen dem Piloten und den auf die Steuerfläche wirkenden dynamischen Kräften. Wenn Sie alle hydraulischen Stellglieder verlieren, verlieren Sie die Steuerfläche.

Es gibt keine Rückmeldung von Luftkräften - wenn hydraulischer Druck vorhanden ist. Wenn kein Hydraulikdruck vorhanden ist, gibt es eine Rückkopplung durch die Totzone des Servoventils.
Technisch gesehen ja, aber Sie werden die Oberfläche nicht effektiv kontrollieren können, mit welcher Hebelwirkung Sie auch immer mechanisch auf den PCU-Kolben wirken können, wenn Sie den Eingangshebel des Servoventils durchdrücken.
Aber ich erinnere mich an den Vorfall in MD11 und die Piloten, die das Flugzeug sowieso flogen.
Diese Antwort scheint den MD-11-Teil der Frage zu ignorieren. Die Suche nach "MD-11 Fly-by-Wire" findet mehrere Quellen, die entweder sagen, dass das MD-11 kein Fly-by-Wire ist ( hier , hier ) oder dass es nur in einigen Modi FBW hat ( hier ).
@TJCrowder OP bezieht sich möglicherweise auf UA 232, einen DC-10, der einen Totalausfall der Hydraulik erleidet.
@Koyovis Soweit ich mich erinnere. Sie mussten kontinuierlich 10 Kilo Kraft auf die Joche ausüben, ohne ihre Hände überhaupt zu heben.
Die MD 11-Jungs waren nicht in der Lage, die Flugsteuerung zu verschieben. Sie steuerten Nicken und Gieren allein mit Schub.
@TJCrowder Diese Antwort scheint auch den 737-Teil der Frage zu ignorieren, der tatsächlich eine direkte mechanische Sicherung hat .
Aber denken Sie daran, dass der 37er ein uraltes Design ist. Es hat immer noch so viel wie ein Piper Super Cub-Trimmsystem mit zusätzlichen Elektromotoren.
@Koyovis Nach dem Motorschaden wurde UA 232 ausschließlich über Differentialdrossel gesteuert. Ein Teil ihres Problems war die Tatsache, dass der anfängliche Fehler auftrat, während das Flugzeug eine Rechtskurve machte und das Ruder leicht zur Seite abgelenkt wurde. Sie mussten die ganze Zeit gegen diese Steuerkraft ankämpfen, weil sie die Steuerflächen ohne Hydraulik nicht bewegen konnten. Ihr Flugweg hat ein paar Schleifen darin, wo sie im Grunde genommen vom Kurs abgetrieben sind und entschieden haben, dass es einfacher ist, mit dem Ruder zu gehen und ganz nach rechts zu drehen, als dagegen anzukämpfen, indem sie nach links drehen.

Nur kleine Flugzeuge können ohne Kraftantrieb fliegen. Das größte Verkehrsflugzeug, das manuell geflogen werden kann, wäre etwa eine B737, die tatsächlich über eine manuelle Sicherung für Höhenruder und Querruder verfügt, wie in dieser Antwort . Der B737 verwendet eine Ausgleichslasche, um das Absenken der Scharniermomente während der manuellen Betätigung zu unterstützen.

In einem viel größeren Flugzeug wie dem DC-10 gibt es keinen praktischen Betrag zum Reduzieren von Scharniermomenten mit Servolaschen oder anderen Mitteln, und Flugsteuerflächen werden nur unter Verwendung von Hydraulikkraft abgelenkt. Dies ist schematisch wie folgt:

eigene Arbeit, einige Jahrzehnte alt

Wenn der Pilot den Steuerknüppel bewegt, lenken sie ein Eingangsgestänge ab, das das Servoventil eines oder mehrerer hydraulischer Stellglieder öffnet. Diese lenken dann aus, bewegen das Ausgangsende und schließen dadurch das Servoventil wieder. Solange genügend hydraulischer Gesamtdruck vorhanden ist, um die Aeroforce-Scharniermomente zu überwinden, bewegt der Aktuator die Steuerfläche, ohne dass der Pilot irgendwelche Anstrengungen unternehmen muss. Tatsächlich wäre dies so sehr leicht, dass künstliche Gefühlsfedern montiert werden.

Die Aktuatoren können jedoch unter Umständen die Steuergelenkmomente nicht überwinden, z. B. aufgrund von:

  • Gegen einen der anderen Aktuatoren kämpfen müssen, zum Beispiel wegen eines Ausfalls eines Hardcover-Servoventils;
  • Hydraulikdruckverlust in einem oder mehreren Stellgliedern;
  • Fehltrimmung und hohe Fluggeschwindigkeit verursachen ein Abblasen der Oberfläche, wie bei mehreren kürzlichen Abstürzen.

Beachten Sie, dass in diesem Fall, wenn der Pilot am Steuerknüppel zieht, er zuerst das Servoventil auslenkt, bis es auf den Anschlag trifft, und dies wird nun zum festen Gelenkpunkt des Eingangsgestänges. Eine weitere Auslenkung des Steuerknüppels führt zu einer direkten manuellen Oberflächenauslenkung, gegen die durch die Luftkräfte verursachten Scharniermomente und gegen noch im Hydrauliksystem herumschwappendes Öl.

Wie erwähnt, kann die Flugbesatzung in großen Flugzeugen ohne Maßnahmen zur Verringerung der Scharniermomente die Flugbahn praktisch nicht mit manueller Kraft steuern. Einer DC-10 gelang es tatsächlich, nach einem totalen Hydraulikausfall zu landen, indem sie einen differentiellen Triebwerksschub verwendete, nicht eine manuelle Betätigung.

Die 707 und / oder DC8 hatten Kabel- und Flaschenzug-Flugsteuerungen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Kolbenbuchsen mit den großen vier Motoren das auch taten. Die alten Flugboote sicherlich.
Eine Möglichkeit, nicht-hydraulische Flugsteuerungen auf einen Blick zu erkennen, ist das Vorhandensein von Laschen und Massenausgleichen und versetzten Scharnierlinien (wie das Ruder einer B-17).
Was in der Praxis passiert, ist, dass sich die drucklose Oberfläche unter Luftlasten durchbiegt, bis das Servoventil den Boden erreicht, dann beginnt die Oberfläche, auf den Kabelsteuerkreis zu drücken. Es kann sich etwa auf halber Strecke bis zum vollen Hub nach oben oder unten bewegen, bevor das Servo aufsetzt (der Durchhang, den Sie sehen, wenn die Steuerungen auf dem Boden nicht mit Strom versorgt werden). Im Flug würde es dasselbe tun, unter Luftlasten nach unten schweben, bis es anfängt, auf den Steuerkreis zu drücken, wenn das Servo aufschlägt. Sie könnten vielleicht die letzte Hälfte der Reise aushalten, bevor die PCUs selbst an ihre Reisegrenzen kommen.
@JohnK Nein, das passiert nicht. Das Servoventil muss zuerst aufsetzen, bevor sich die Oberfläche bewegen kann. Der Aktuator selbst schlägt nicht vor dem Oberflächenanschlag auf. Die Oberfläche befindet sich an einer Position, an der das Scharniermoment den Innenwiderstand des Hydraulikkreises ausgleicht, wo immer das ist. Sie können in beide Richtungen drücken und versuchen, Widerstand zu leisten (was bei einem vollständig hydraulischen Kreislauf zwecklos ist).
@acpilot ja, das gleiche, außer dass ein Kabel nur Zugkräfte übertragen kann und Sie für die volle Kontrolle einen Satz von 2 davon benötigen.
@Koyovis Nein. Bei den komplexen PCUs, die für Jets verwendet werden, ist ein Ende des Kolbens mit dem Servoventilgestänge verbunden, nicht wie in Ihrem Diagramm. Der Aktuator versucht immer, den Servo auf Null zu haben. Der Eingang bewegt sich in eine Richtung, der Servo wird verschoben und die PCU bewegt sich in die andere Richtung, wodurch der Servo an einer neuen PCU-Position auf Null zurückgesetzt wird. Wenn das System drucklos ist, verschiebt die Oberfläche den PCU-Kolben und bewegt die Servoventilverbindung am gegenüberliegenden Ende, bis sie an ihrer Grenze ist, und versucht dann, über die Verbindung auf den Steuerkreis zu drücken. Die Oberfläche sackt ab, bis der Widerstand der Pitch-Feel-Einheit sie stoppt.

Als ergänzende Information zur Koyovis-Antwort bitte beachten

Bei großen Flugzeugen ist es eher ein "Servo-Tab", der die von Ihnen gewünschte Arbeit erledigt, im Falle eines Hydraulikausfalls, anstatt die normale Kraft zu unterstützen, die das Höhenruder bewegt, wird es die einzige Kraft, die das Höhenruder bewegt. Daher wirkt es im normalen Flug wie ein Balance-Tab, im Falle eines Ausfalls wird es zur alleinigen aktiven Kraft. Wie der Balance-Tab bewegt sich der Servo-Tab in die entgegengesetzte Richtung der Hinterkante der Flugsteuerung.

Bitte informieren Sie sich auf folgender Website:

https://www.flight-mechanic.com/flight-controls-tabs/

Servo-Tab kann ein Mechanismus sein, das bedeutet, dass der Pilot nur den Tab auslenkt, der dann die Oberfläche auslenkt. Ein Balance-Tab ist mechanisch mit der Oberfläche verbunden, der Pilot lenkt die Oberfläche direkt ab und der Balance-Tab bewegt sich als Ergebnis der Oberflächenablenkung.
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