Ich fliege, drehe in einem stabilen Orbit, dh auf konstanter Höhe mit konstantem Querneigungswinkel, mit konstanter Fluggeschwindigkeit, mit konstantem Wenderadius, wie im Bild unten:
Ich fliege entlang der schwarzen gekrümmten Linie. Der Auftrieb ist als blaue Achse (orthogonal zu den Flügeln) gerichtet. Die vertikale Komponente des Auftriebs kompensiert genau die Schwerkraft, und die horizontale Komponente des Auftriebs ist für die Drehung verantwortlich (vergessen Sie die Komponente in Bewegungsrichtung).
Betrachten Sie nun den Neigungsmesser (auch bekannt als der Ball, auch bekannt als Gleichgewichtsanzeiger, auch bekannt als Rutschanzeiger). Die Position des Balls soll mir sagen, ob ich „koordiniert“ an der Reihe bin oder nicht. Wenn der Ball zentriert ist, wird die Drehung koordiniert, ansonsten besteht die normale Praxis darin, Ruder zu verwenden ("auf den Ball treten"), um den Ball zu zentrieren und eine "koordinierte Drehung" zu erhalten.
Da die Umlaufbahn stabil ist, ist der Ball in Bezug auf mich stationär, also muss der Ball genau der gleichen Beschleunigung ausgesetzt sein, die ich fühle. Betrachten Sie den Bezugsrahmen, der wie im Bild am Flugzeug angebracht ist. In diesem nicht-trägen Bezugsrahmen sind die Kräfte, die ich erfahre, die Schwerkraft, der Auftrieb und die (scheinbare) Zentrifugalkraft. Da sich weder ich noch der Ball relativ zum Bezugssystem bewegen, müssen alle diese Kräfte ausgeglichen werden. In meinem Fall wird der Auftrieb auf mich durch den Sitz ausgeübt und im Fall der Kugel durch die Wand des Käfigs/Fläschchens, in dem sie enthalten ist. In beiden Fällen muss die auf die Körper ausgeübte Kraft zum Ausgleich von Schwer- und Zentrifugalkraft in exakt derselben Richtung und Stärke des Auftriebs liegen. Dies kann für die Kugel nur passieren, wenn sich die Kugel am Boden der gebogenen Libelle befindet,
Meine Frage ist also: Wie kann der Ball jemals "aus dem Käfig" sein? Und wie kann sich der Seitenrudereinsatz auf die Ballposition auswirken, wenn das Flugzeug giert, indem es sich um die blaue Achse dreht (also um die Auftriebsrichtung)?
Der Ball kann außermittig sein, wenn der relative Wind außermittig in der Gierachse ist.
Das Flugzeug hat ein Ruder an der vertikalen Heckflosse und ist mit Pedalen verbunden, auf denen Sie Ihre Füße ablegen. Wenn Sie mit dem rechten Fuß nach vorne drücken, zieht das das Seitenruder nach rechts, wodurch der Wind das Heck nach links drückt und die Nase des Flugzeugs nach rechts schwingt. Dies ändert nicht die Bewegungsrichtung des Flugzeugs, sondern nur seine Lage relativ zu dieser Bewegungsrichtung.
Da der Wind auf die linke Seite des Flugzeugs trifft, spüren Sie ihn sofort als seitliche Kraft – Ihre Schulter drückt gegen die Tür, und der Ball bewegt sich aus der Mitte.
Die Sache mit Kurven ist, dass Sie beim Einfahren in eine Rechtskurve beispielsweise den linken Flügel anheben müssen, indem Sie das Querruder an diesem Flügel drücken. Das hebt nicht nur den linken Flügel, sondern zieht auch die Nase nach links. Das Querruder auf dem gegenüberliegenden Flügel schleppt auch, aber viel weniger. Dieser Querruderwiderstand wird als "Gegengieren" bezeichnet. Um dem ungünstigen Gieren entgegenzuwirken, können Sie das rechte Seitenruder betätigen. Wenn Sie das richtig gemacht haben, bleibt der Ball in der Mitte, und das nennt man eine "koordinierte Drehung". Sobald Sie in der Kurve sind, müssen Sie natürlich nicht weiter in Querlage gehen, sodass Sie sowohl die Querruder als auch das Seitenruder entspannen können. Wenn Sie Ihre gewünschte Richtung erreicht haben und wieder gerade ausrichten möchten, machen Sie das Gegenteil.
Es erfordert ein wenig Übung und fühlt sich großartig an, wenn Sie es richtig machen.
Die andere Verwendung für das Ruder ist eine Seitenwindlandung. Wenn Sie sich der Landebahn nähern, werden Sie seitlich "gekrabbelt", weil Ihre Nase dem relativen Wind zugewandt ist. Wenn Sie auf diese Weise gelandet sind, würden Sie über Ihre Räder stolpern. Bevor Sie also landen, rudern Sie Ihre Nase in Ausrichtung mit der Landebahn (was übrigens diese seitliche Kraft erzeugt). Um zu verhindern, dass die seitliche Kraft und der Wind Sie von der Mittellinie der Landebahn wegtragen, stellen Sie sich in den Wind und drehen sich gleichzeitig effektiv in den Wind, während Sie unkoordiniert sind. Da Sie in Querneigung sind, berührt das untere Rad zuerst. Mit etwas Übung und genügend Wind kann man die gesamte Länge der Piste auf einem Rad fahren und dann wieder abheben.
EDIT: Hier ist ein kleines Bild, das deutlich machen könnte, warum Sie beim Drücken eines Seitenruderpedals eine Querbeschleunigung spüren würden:
In beiden Fällen muss die auf die Körper ausgeübte Kraft zum Ausgleich von Schwer- und Zentrifugalkraft in exakt derselben Richtung und Stärke des Auftriebs liegen. Dies kann für die Kugel nur dann passieren, wenn sich die Kugel am Boden der gewölbten Libelle befindet, denn nur dann steht die Wand der Libelle senkrecht zur senkrechten Richtung (blaue Achse).
Das ist nicht richtig. Wenn die vom Flugzeug erzeugte aerodynamische Nettokraft im eigenen Referenzrahmen des Flugzeugs nicht "gerade nach oben" verläuft (dh parallel zu der Richtung, in die die vertikale Flosse zeigt), befindet sich der Ball im Gleichgewicht, wenn er sich an einem anderen Ort als dem befindet genaue Mitte des gebogenen Glasrohrs.
Und wie kann sich der Rudereinsatz auf die Ballposition auswirken
Indem das Flugzeug seitlich durch die Luft fliegt oder gezwungen wird, so dass die Luft auf die Seite des Rumpfes trifft und eine aerodynamische Seitenkraft (eigentlich eine Form des seitlichen Auftriebs) erzeugt, wie in dieser verwandten Antwort erwähnt . Dies bewirkt, dass der aerodynamische Nettokraftvektor im eigenen Bezugssystem des Flugzeugs in eine andere Richtung als "gerade nach oben" zeigt.
Der entscheidende Punkt ist, dass der Auftriebsvektor vom Flügel nicht die einzige aerodynamische Kraft ist, die auf das Flugzeug wirkt.
Verwandt-- Ist dieses Vektordiagramm der Kräfte, die beim Kurvenflug wirken, korrekt?
leiser Flieger
Manuel H