Was sind die Vorteile eines trimmbaren Höhenleitwerks?

Der Hauptvorteil sind kleinere Höhenruderauslenkungswinkel. Dies ist in zwei Fällen praktisch:

• Beim Einsatz von Hochauftriebsmitteln verschiebt sich der Druckmittelpunkt des Flügels um bis zu einem Drittel der Flügelsehne nach hinten. Fowler-Klappen fügen Flügelfläche hinter der Hinterkante hinzu, und geschlitzte Klappen können hohe Sogspitzen erzeugen. Die Folge ist eine massive Veränderung des Trimms, und das Leitwerk muss nun großzügigen Abtrieb erzeugen. Das Ändern des Auftriebs am Leitwerk allein durch Höhenruderauslenkung wird den maximal praktikablen Auslenkungswinkel überschreiten und keinen Spielraum für eine Steuerung lassen. Durch Einstellen des Stabilisatoreinfalls kann das Höhenruder nahe seiner neutralen Position gehalten werden und hat Steuerreserven.
• Im Überschallflug hat das Höhenruder möglicherweise nicht immer eine lineare Charakteristik. Der Konturbruch durch eine Höhenruderauslenkung induziert Stöße, die wiederum zu Strömungsabrissen führen, die die Regelwirksamkeit reduzieren und sogar die Regelcharakteristik umkehren können. Da der Übergang vom Unterschall- zum Überschallflug das Auftriebszentrum nach hinten verschiebt, muss das Leitwerk Abtrieb hinzufügen, wenn das Flugzeug im Überschallgeschwindigkeitsbereich beschleunigt. Eine Auslenkung des Höhenruders kann möglicherweise nicht die gewünschte Auftriebsänderung erzeugen, und nur das Einstellen des Stabilisators, sodass das Höhenruder neutral gehalten werden kann, kann die Trimmung und die Wirksamkeit der Steuerung wiederherstellen.

Ältere Flugzeuge aus dem Propellerzeitalter hatten geringere Flächenbelastungen und weniger leistungsstarke Landeklappen. Das Auftriebszentrum am Flügel änderte sich bei Klappen weniger, sodass ein fester Stabilisator ausreichte. Aber sobald die Flächenbelastung auf Jet-Niveau geht und der Flügel mit geschlitzten Fowler-Klappen ausgestattet ist, ist ein beweglicher Stabilisator unvermeidlich.

Trimmbare horizontale Stabilisatoren (THS) sind in den meisten Verkehrsflugzeugen und großen Transportflugzeugen (wie zum Beispiel C-17 Globemaster III) zu finden. Sie sind normalerweise Teil des Trimmsystems des Flugzeugs, im Gegensatz zu den Höhenrudern, die durch herkömmliche Piloteneingaben (wie Steuerhorn usw.) gesteuert werden. Der THS bietet einige wichtige Vorteile wie:

• Die erforderlichen Höhenruderausschläge sind bei getrimmten Flugzeugen kleiner und das System hat volle Höhenruderausschläge bei extremen Trimmwinkeln.

• Wenn der Stabilisator nicht getrimmt ist, muss der (menschliche oder Auto-)Pilot die Steuerung kontinuierlich anpassen, um zu verhindern, dass das Flugzeug mehr als erforderlich nach oben oder unten neigt.

• Das Ausrichten des Höhenruders mit dem Stabilisator reduziert den Luftwiderstand.

• Es ermöglicht einen größeren Bereich der Schwerpunktbewegung im Vergleich zum Höhenruder-Trimmklappensystem.

Die Entscheidung, ein THS zu verwenden (oder nicht), hängt vom Design ab. Zum Beispiel hatte der BAe 146 ein festes Leitwerk, um die Komplexität zu reduzieren (teilweise erreicht durch den Wegfall von Vorflügeln). Das THS erhöht die Komplexität des Systems und war an einigen Unfällen beteiligt, wie dem Flug 261 der Alaska Airlines und dem Flug 140 der China Airlines .

Der Stabilator oder das sich bewegende Leitwerk ist völlig anders (ohne Aufzüge) und wird hauptsächlich in Überschallflugzeugen verwendet. Es wird hauptsächlich verwendet, um das Problem zu lösen, bei dem das Höhenruder aufgrund von Stoßwellen, die vom Höhenleitwerk erzeugt werden, und dem Problem des Mach-Tucks unbrauchbar wird . Kampfflugzeuge, um sie zu verwenden, da sie ein großes Nickmoment für geringeren Steuerungsaufwand erzeugen. Sie werden auch zur Rollsteuerung über Differenzialbewegung verwendet.

In Zivilflugzeugen verwendete Lockheed L-1011 Tristar Stabilisatoren.

Bild von tristar500.net

Es wird auch in einigen GA-Flugzeugen (wie Piper Cherokee) verwendet. Die starke Steuerreaktion des Stabilisators kann zu einer Überkorrektur führen – dies wird teilweise durch die Verwendung eines Anti-Servo-Tabs überwunden.

Es gibt 3 Gründe für die Existenz eines THS.

1. Der große Geschwindigkeitsbereich von Düsenflugzeugen.
2. Die große Trimmung ändert sich bei Änderungen in der Flügelkonfiguration, Vorflügelklappen etc.
3. Der große Schwerpunktbereich, der möglich ist.
4. um den vom Höhenleitwerk erzeugten Luftwiderstand insbesondere im Reiseflug zu reduzieren und so die Reichweite deutlich zu verbessern.

Einige EASA-Fragen an ATPL erwähnen die Tatsache, dass die Trimmung des Stabilisators im Vergleich zur Trimmung des Höhenruders weniger empfindlich auf Flattern ist

Ein trimmbarer Stabilisator hat zwei grundlegende Vorteile:

• größerer Trimmbereich als andere Methoden.
• weniger Widerstand als andere Methoden.

Diese Vorteile sind am signifikantesten bei großen Verkehrsflugzeugen, Überschallflugzeugen und diesen seltenen schwanzlosen Flügeln mit Auswaschung, die "den Schwanz an die Enden der Flügel legen". Andere Antworten erweitern einige dieser Anwendungen.

Der Nachteil ist ein erhöhtes strukturelles Gewicht, da die Struktur, die den gesamten Stabilisator trägt, sehr klein ist, aber in zwei Achsen stark und steif sein muss, während sie um die dritte schwenkt. Flugzeuge, die darauf verzichten können, tun dies in der Regel gerne.