Kann ein Flugzeug ohne Seitenleitwerk fliegen?

Das Flugzeug wird wahrscheinlich abstürzen.

Der vertikale Stabilisator verleiht konventionellen Flugzeugen beim Gieren Stabilität. Flugzeuge wie die B-2 schaffen es, durch Computersteuerung für Stabilität zu sorgen, und Flugzeuge wie die Northrop-Nurflügel sind so konzipiert, dass sie ohne einen fliegen. Aber wenn ein Flugzeug, das mit einem vertikalen Stabilisator stabil sein soll, diese Oberfläche verliert, wird es für Piloten sehr schwierig sein, sich mit den verbleibenden Systemen manuell zu stabilisieren. Während Roll- und Differentialschub beide das Gieren beeinflussen, reagieren beide langsamer als ein Seitenruder, insbesondere in einem großen Flugzeug wie einem A380. Dies kann auch die Hydrauliksysteme beschädigen, was die Kontrolle der verbleibenden Oberflächen erschwert.

Wenn erfahrene Testpiloten am Steuer sitzen (wie beim B-52-Vorfall unten) oder wenn der Ausfall vorhergesehen und darauf trainiert wurde, ist es möglich, dass das Flugzeug steuerbar genug ist, um sicher zu landen. Wie die folgenden Vorfälle zeigen, kommt diese Art von Fehler jedoch nicht oft vor und kann die Fähigkeit der Besatzung, das Flugzeug zu kontrollieren, leicht übersteigen.

Beispiele, wo dies passiert ist:

Japan Airlines Flug 123 verlor den größten Teil seines vertikalen Stabilisators, als das hintere Druckschott versagte. Obwohl auch die Hydrauliksysteme verloren gingen, gelang es den Piloten, das Flugzeug eine Weile in der Luft zu halten, stürzte aber schließlich gegen einen Berg.

American Airlines Flug 587 verlor seinen vertikalen Stabilisator, als die Rudereingaben des Piloten die Struktur überlasteten. Es stürzte kurz darauf ab.

1964 verlor eine B-52 den größten Teil ihres Seitenleitwerks aufgrund extremer Turbulenzen. Die Piloten konnten Luftbremsen an den Flügelspitzen ausfahren, um für etwas Stabilität zu sorgen. Die Luftwaffe schickte ein Verfolgungsflugzeug hoch, um die Piloten zu führen, und gab vom Boden aus technische Anleitungen. Die Besatzung konnte das Flugzeug für eine sichere Landung zurückbringen ( siehe Video ). Es gab mindestens drei weitere Fälle , in denen der vertikale Stabilisator bei B-52 ausfiel, die alle mit dem Verlust des Flugzeugs endeten. Dieser spezielle Flug wurde mit Testpiloten durchgeführt, um absichtlich durch Turbulenzen zu fliegen und Daten aufzuzeichnen, um die Fehler in den anderen Flugzeugen zu verstehen. Der Flug stieß jedoch auf unerwartet starke Turbulenzen, die zur Trennung des Seitenleitwerks führten.

Es kommt wie immer darauf an. Es gibt mehrere Dinge, die für Richtungsstabilität sorgen:

• Der Stabilisator, offensichtlich,
• Positiver Flügelschwung,
• Flossen u
• Schubpropeller.

Sie müssen gegen die destabilisierenden Teile arbeiten:

• Der Rumpf,
• Externe Tanks und Lager,
• Traktorpropeller u
• Nach vorne gerichtete Triebwerksgondeln.

Wenn die Vertikale der einzige stabilisierende Teil ist, bedeutet ein Verlust kurz darauf einen Absturz. Flugzeuge müssen nach vorne gerichtet sein, um ausreichend Auftrieb zu erzeugen. Momentane Ausnahmen zählen nicht: Kampfflugzeuge des Ersten Weltkriegs hatten sehr kleine Seitenleitwerke und folglich eine geringe Richtungsstabilität. Mehrere deutsche Piloten des Ersten Weltkriegs perfektionierten eine Technik, bei der plötzliche Seitenrudereingaben das Flugzeug über den stabilen Bereich der Gierwinkel hinaus drückten und das Flugzeug eine schnelle, vollständige Drehung um seine vertikale Achse ausführte. Dies würde die Piloten verfolgender Flugzeuge abschrecken, denn nun würden die Maschinengewehre ihres Gegners auf sie zielen. Aber es gab keine wirkliche Zielmöglichkeit, und die Rotationsgeschwindigkeit war so hoch, dass nur sehr wenige Schüsse tatsächlich in Richtung des verfolgenden Flugzeugs gingen.

Die Größe des Seitenleitwerks mehrmotoriger Flugzeuge wird durch die Notwendigkeit angetrieben, dem Giermoment aufgrund eines ausgefallenen Triebwerks entgegenzuwirken. Wenn alle Motoren laufen, braucht das Seitenleitwerk nur 1/3 so groß zu sein. Wenn eine geringe Dutch-Roll- Stabilität toleriert wird, könnte sie sogar noch weiter reduziert werden. Wenn also die anderen Teile genügend Stabilität beisteuern können, kann ein teilweiser Verlust der vertikalen Fläche verkraftet werden. Bei einem Pfeilflügel ist es wichtig, in einem Flugregime zu fliegen, in dem es am meisten hilft, dh bei niedriger Geschwindigkeit. Bei der B-52H 61-023, der dies am 10. Januar 1964 passierte, half zusätzlich das Absenken des hinteren Fahrwerks, das einen kleinen Flosseneffekt beitrug, und die Verlagerung des Schwerpunkts nach vorne durch Pumpen Kraftstoff.

Auch wenn noch mehr Stabilisator abgebrochen wäre, wäre die Längsstabilität verloren gegangen. Diese Jungs hatten beide Glück und waren sehr erfahrene Piloten.

61-023 wurde repariert und flog nach diesem Vorfall mehr als 40 Jahre lang. 2008 wurde es ausgemustert.

Es gibt mehrere Flugzeuge, die ohne vertikale Stabilisatoren fliegen können (wie zum Beispiel der B-2-Bomber ). Aber sie haben sehr clevere geteilte Klappen, die den Mangel an Stabilität/Kontrolle ausgleichen, der normalerweise durch ein horizontales Stabilisator/Ruder-Setup geboten wird. Grundsätzlich öffnet sich eine geteilte Klappe und erzeugt mehr Widerstand an dem Flügel, auf dem das Querruder platziert ist, und zieht diese Seite des Flugzeugs zurück. Daher verwenden diese Flugzeuge dieses System für die horizontale Stabilität.

Wenn ein Flugzeug nicht dafür ausgelegt ist, ohne den Höhenstabilisator zu arbeiten, würde es Probleme bekommen, wenn es ihn verliert. Bei Flugzeugen mit horizontalen Stabilisatoren drückt der Luftstrom im Allgemeinen, wenn das Flugzeug ein wenig seitwärts geht, gegen den Stabilisator und bewegt das Flugzeug somit wieder in die Linie. Wenn Sie dieses System verlieren würden, müssten Sie einen anderen Weg finden, um die Gierinstabilität zu kompensieren.

Es ist theoretisch möglich, dass Sie den Differenzschub zwischen den Triebwerken verwenden könnten, um das Flugzeug in der Linie zu halten. Zugegeben, die Reaktion wäre sehr träge und schwer zu kontrollieren (insbesondere bei einem großen Jet wie dem A380), aber es ist möglich, dass dies mit dem richtigen Flugzeug (einem mit schnell ansprechenden Triebwerken) und den richtigen Bedingungen (ruhige Luft, Grundsätzlich).

Wahrscheinlich nicht. Ein trauriges Beispiel ist American Airlines Flug 587 . Wenn das Flugzeug nur einen kleinen Teil der Seitenflosse verliert, kann es in Ordnung sein, aber wenn es die Seitenflosse vollständig verliert, passieren zwei wichtige Dinge:

1. Das Flugzeug wird beim Gieren instabil. Wenn das Flugzeug eine so große Fläche hinter seinem Schwerpunkt (CG) benötigt, um stabil zu sein, gibt es fast keine Chance, ohne sie zu fliegen.
2. In großer Entfernung vom Schwerpunkt tritt ein erheblicher Massenverlust auf. Dies führt zu einer plötzlichen Verschiebung des Schwerpunkts in Richtung der Vorderseite des Flugzeugs, wodurch das Flugzeug abtaucht, möglicherweise ohne Chance auf Erholung.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Piloten höchstwahrscheinlich nicht wissen, was tatsächlich passiert ist, und es für sie sehr schwierig wäre, geeignete Maßnahmen zu ergreifen.

Es kann eine Notlandung durchführen, wenn keine weiteren Schäden am Heckteil wie Aufzüge vorhanden sind. Beim Absturz von JAL 123 fehlte der vertikale Stabilisator, aber das war nicht der Grund für den Absturz. Der JAL-Absturz ereignete sich aufgrund eines Ausfalls der Aufzugssteuerung.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass ein Flugzeug mit Fly-by-Wire nicht abstürzen wird. Fly by Wire steuert die Stabilität eines Flugzeugs durch Einstellen der Steuerflächen. Wenn die Klappen ausgefahren sind, werden beide Seiten ausgeglichen, um ein Gieren zu verhindern. Ich sehe keinen Grund, warum der Ausfall des Seitenleitwerks nicht durch die Steuerung der Klappen kompensiert werden kann. Ein Pilot könnte das nicht. Ein Computer ja.

Edit: Ich bin mir nicht mehr so ​​sicher. Der Verlust des gesamten Seitenleitwerks ist viel schlimmer als der Verlust nur des Seitenruders. Aber ich würde sagen, es gibt noch Hoffnung.

Sicher wird es (aerodynamisch gesehen). Wie bereits erwähnt, ist jedoch ein digitales Flugsteuerungssystem (auch bekannt als „Fly by Wire“) erforderlich.

Lockheed Martin X-44 Manta ist so ziemlich die F-22 ohne vertikale Flugsteuerflächen.

Flug 587 durchlief heftige Gierrotationen, bevor der vertikale Stich einrastete. Sobald es verloren war, stoppte nichts die Rotation des Flugzeugs und es gierte einfach weiter, bis es in eine Drehung eintrat. Wenn das Seitenleitwerk einfach abgefallen wäre, während sich das Flugzeug im normalen Flug befand, wer weiß, ob es die Landung überlebt hätte, aber es wäre wahrscheinlich nicht sofort außer Kontrolle geraten.

Andere Fälle, in denen Flugzeuge abstürzten, nachdem sie den vertikalen Stich verloren hatten, waren die XB-70 , bei der beide vertikalen Stiche nach einer Kollision verloren gingen, und der DHL-Flug 611 , der ebenfalls seinen vertikalen Stich aufgrund einer Kollision verlor. Flug 611 überlebte länger als das Flugzeug, das er traf, löste sich jedoch bald darauf auf, weil das Flugzeug durch das heftige Gieren und Tauchen belastet wurde. Es sei darauf hingewiesen, dass ein modernes Verkehrsflugzeug seine entscheidende Hydraulik verlieren würde, wenn sich die Seitenflosse löst und alle Steuerflächen unbrauchbar werden.

Es ist nicht schwer, ein Flugzeug mit gepfeilten Flügeln so zu konstruieren, dass es ohne Seitenleitwerk gut fliegt. Zum Beispiel so ein "Zagi"-Nurflügel

Es gibt einige Flugzeuge aus den 1920er Jahren, die kein Seitenleitwerk haben, weil die rechteckige Form ihres Rumpfes genügend vertikale Stabilität bot. Sie waren weniger wendig, aber genug für die Epoche. Ein Beispiel ist die Fokker FII.