Laut dem NTSB-Bericht über den Absturz von United Airlines Flug 585 ist die Fähigkeit der seitlichen Steuerungen (Querruder und Flugspoiler) der 737, den Rollkräften entgegenzuwirken, die beispielsweise durch ein Hardover des Seitenruders erzeugt werden, bei niedrigeren Klappeneinstellungen erheblich schlechter, so dass In einigen Fällen kann ein Hardover, das bei voll ausgefahrenen Klappen des Flugzeugs auftritt, nur geringfügige Steuerungsschwierigkeiten verursachen, während die gleiche Fehlfunktion, die bei den Klappen bei (sagen wir) der 10-Grad-Einstellung auftritt, zu einem Verlust der Richtungskontrolle führen würde (Seiten 60- 61 des Berichts; Seiten 78-79 der PDF-Datei des Berichts):
...Klappenposition und Fluggeschwindigkeit sind wichtig, wenn es darum geht, die Steuerbarkeit während eines Ruder-Hardover-Zustands zu bestimmen. Mit dem Ruder bei etwa 25 Grad Flugzeugnase rechts (ANR) würden die folgenden Bedingungen bei 150 bis 160 Knoten kalibrierter Fluggeschwindigkeit (KCAS) vorliegen. Querneigungswinkel werden als linker oder rechter Flügel nach unten (LWD, RWD) notiert und bieten eine konstante Heading-Trimmlösung (keine Kurven), außer im letzten Fall.
Ruderwinkel …… Landeklappen …… Seitenschlupfwinkel …… Radwinkel …… Querneigungswinkel
25 ANR …………… 40 ……… 14 ANR ……………… 35 LWD ……… 18 LWD
25 ANR …………… 30 ……… 15 ANR ……………… 44 LWD ……… 17 LWD
25 ANR …………… 25 ……… 15 ANR ……………… 68 LWD ……… 16 LWD
23 ANR* ………… 15 ……… 17 ANR ……………… 107 LWD ……… 23 LWD
21 ANR* ………… 10 ……… 16 ANR ……………… 107 LWD ……… 19 LWD
25 ANR** ………… 10 ……… 13 ANR ……………… 107 LWD ……… 40 RWD
* Weniger als volles Ruder ist erlaubt, um die Richtungskontrolle aufrechtzuerhalten.
** Verlust der Richtungskontrolle.
Bei 10 und 15 Grad Klappenstellung kann der Steuerkurs nicht mit vollem Ruderausschlag gehalten werden. Wenn beispielsweise mit einer 10-Grad-Klappeneinstellung ein vollständig rechtes Seitenruder erreicht wird, geht die Steuerkurskontrolle verloren, und laut Boeing wird eine konstante 40-Grad-Trimmlösung mit dem rechten Flügel nach unten erreicht, die zu einem gleichmäßigen Flug nach rechts führt bei vollem linken Radeinschlag...
Warum werden die seitlichen Steuerungen der 737 bei einer bestimmten Fluggeschwindigkeit immer unwirksamer, wenn die Klappen eingefahren werden?
Okay, es stellte sich heraus, dass sich das gar nicht so sehr von der Crossover-Fluggeschwindigkeitsfrage unterschied !
Um die Antwort von @PeterKämpf auf diese Frage zu zitieren:
Wie kann [die Querruder und Spoiler eines Flugzeugs] die seitliche Steuerungsautorität die des Seitenruders über eine bestimmte Geschwindigkeit hinaus übertreffen?
Dies hängt vom Auftriebsbeiwert des Flügels ab. Bei einem höheren Auftriebskoeffizienten kann das untere Querruder nicht die gleiche Auftriebsmenge hinzufügen, die es bei einem niedrigeren Auftriebskoeffizienten könnte. Während das angehobene Querruder auf der gegenüberliegenden Seite immer noch den Auftrieb lokal reduziert, wird das abgesenkte Querruder beim Anheben des Auftriebs weniger effektiv, wenn der Auftriebskoeffizient zunimmt. Ein höherer Auftriebskoeffizient verursacht eine höhere Sogspitze in der Nähe der Vorderkante und belastet die Grenzschicht stärker, und das Hinzufügen von mehr derselben wird schwieriger, wenn sich der Flügel Stallbedingungen nähert.
Ein weiterer Faktor ist ein ungünstiges Gieren , das mit dem Auftriebskoeffizienten zunimmt. Dieses nachteilige Gieren erhöht das Giermoment des harten Seitenruders und erhöht den Seitenschlupf, was wiederum mehr Rollmoment aus der V-Form gegen den Querrudereffekt erzeugt. Wenn das ungünstige Gieren mit niedrigerem Auftriebskoeffizienten nachlässt, sinkt auch der Seitenschlupfwinkel und die Querruder gewinnen an Steuerkraft.
Das erklärt auch, warum die Crossover-Fluggeschwindigkeit der 737 bei ausgefahrenen Klappen geringer ist; Bei ausgefahrenen Landeklappen muss das Flugzeug in einem höheren Anstellwinkel fliegen, um bei gleicher Geschwindigkeit den gleichen Auftrieb zu erzeugen. Dies erhöht den Auftriebskoeffizienten über den gesamten Flügel, einschließlich des Außenbordabschnitts, an dem die Querruder montiert sind, wodurch das nach unten abgelenkte Querruder, um die Terminologie von Peter Kämpf zu verwenden, "weniger effektiv beim Anheben des Auftriebs" wird und das durch das erzeugte nachteilige Gieren erhöht wird abgelenkte Querruder. All dies verringert die Rollautorität der Querruder, und da die Rollautorität der Spoiler nicht zum Ausgleich erhöht werden kann, verringert sich die Rollautorität der seitlichen Steuerungen des Flugzeugs als Ganzes.
Bei heruntergeklappten Landeklappen hingegen erhöht sich der Auftriebsbeiwert des Innenflügels, wodurch der Rest des Flügels weniger Auftrieb erzeugen muss, wodurch das Flugzeug mit einem geringeren Anstellwinkel fliegen kann für eine gegebene Geschwindigkeit, was den Auftriebskoeffizienten des äußeren, klappenlosen, Querruder enthaltenden Abschnitts des Flügels verringert, was die Wirksamkeit des abgesenkten Querruders erhöht und das durch die Querruder erzeugte nachteilige Gieren verringert, was die Rollautorität des Flugzeugs erhöht.
Robert DiGiovanni
Robert DiGiovanni