Warum haben einige Flugzeuge mehrere Querruder pro Flügel?

Bei einem kürzlichen Flug mit einem Airbus A380 ist mir aufgefallen, dass die Querruder in drei Segmente aufgeteilt sind, die sich unabhängig voneinander bewegen.

Welche Vorteile hat dieses Design? Haben andere Flugzeuge geteilte Querruder (oder andere Steuerflächen)?

Mehrere Querruder auf einem Airbus A380

verwandte Frage für das sogenannte geteilte Ruder
Um uns zu zwingen, 2 teurere Metallgetriebeservos zu verwenden: P
@Iceman: Hm! Ein Kosteneindämmungsingenieur würde diese teuren Metallzahnräder sofort gegen weniger teure, aber immer noch perfekt wartungsfähige Kunststoffzahnräder austauschen, und zwar zu einem Bruchteil der Kosten. DAS würde dann erfordern, dass sich ein Ingenieur für Haftung und plausible Bestreitbarkeit mit einem Ingenieur für politische Beiträge zusammenschließt, um sicherzustellen, dass Gesetze so geändert werden, dass im Falle eines Unfalls aufgrund des Versagens des Kunststoffs keine Schuld des Herstellers gefunden werden kann Getriebe. Mach dir keine Sorgen - sei glücklich! :-)

Antworten (3)

Allgemeine Gründe

Es gibt drei Hauptgründe dafür, in großen Flugzeugen mehrere Querruder pro Flügel zu haben:

Querruderumkehr

Bei einem großen Flugzeug kann ein ausgelenktes Querruder bei hohen Geschwindigkeiten den Flügel so stark verdrehen, dass ein Nettorolldrehmoment entsteht, das dem beabsichtigten entgegengesetzt ist. Je weiter außen ein Querruder am Flügel ist, desto eher tritt dieses Problem auf. Für Hochgeschwindigkeitsflugzeuge erfordert dies ein Außen-/Innenbord-Querruder, wobei der Außenborder bei einer bestimmten Geschwindigkeitsbegrenzung gesperrt wird. Beim Airbus A380 wird die Abwärtsbewegung des nach außen gerichteten Querruders bei 240 KIAS und die Aufwärtsbewegung bei 300 KIAS gesperrt.

Systemredundanz

Ein weiteres Problem ist, dass es bei den meisten großen Flugzeugen einfach nicht möglich ist, Kabel durch das Flugzeug zu führen, sodass stattdessen Hydrauliksysteme verwendet werden. Eine Aufteilung der Querruder würde eine größere Redundanz von Systemfehlern ermöglichen, was eine bessere Steuerbarkeit bei diesen Fehlerbedingungen ermöglicht.

Belastungsminderungsfunktion

Aufbauend auf dem, was Bret Copeland bereits in seiner Antwort besprochen hat, können mehrere Querruder von Fly-by-Wire-Computern verwendet werden, um die Flügel des Flugzeugs auf eine bestimmte Weise zu biegen, um den Flügel während des Fluges weniger zu belasten (wirkt der natürlichen Tendenz des Flügels entgegen). nach oben biegen) sowie eine dynamische Turbulenzminderung ermöglichen.

Eines der Anwendungsbeispiele findet sich im Airbus-Magazin Safety First ( Juli 2012 ), wo sie die Flexibilität von drei Querrudern nutzen, um seitliche Beschleunigungen im Heck des Flugzeugs auszublenden, indem die Verstärkungen jeder der Steuerungen geändert werden. Indem sie das mittlere Querruder einen Bruchteil nach dem inneren Querruder bewegen konnten, gelang es ihnen, diese anfänglichen Verschiebungen während der Flugtests des A380 zu vermeiden.

Andere Flugzeuge

Die meisten Verkehrsflugzeuge haben mehrere Querruder, aber in einigen Fällen (z. B. beim Airbus A310) gibt es kein äußeres Querruder – diese Funktion wird durch Spoiler ersetzt.

Ein weiteres Beispiel für die Verwendung von Computern an mehreren Querrudern ist die Boeing 747-8, bei der das äußere Querruder verwendet wird, um Probleme im Zusammenhang mit der Entwicklung von Flattern in bestimmten Extremen des Flugbereichs zu beheben, das als OAMS-System (Outboard Aileron Modal Suppression) bezeichnet wird.

Gute Antwort. Aber ein Satz scheint falsch zu sein: "Ein anderes Problem ist, dass es bei den meisten großen Flugzeugen einfach nicht machbar ist, Kabel durch das Flugzeug zu führen, was den Einsatz von Hydraulik erfordert." Kannst du das verdeutlichen oder korrigieren?
Wird "Querruderumkehrung" nicht besser beschrieben als das Querruder, das den Flügel zwingt, sich auf eine Weise zu drehen, die den beabsichtigten Effekt des Querruders umkehrt - nicht das Material des Querruders selbst, das sich dreht?
Ein weiterer Faktor könnte sein, dass kleinere Aktuatoren billiger sein könnten als die Erfindung neuer superstarker Aktuatoren, die ein gigantisches einzelnes Querruder bewegen könnten. Es könnte auch durch die Flügeldicke begrenzt sein, man kann den Aktuator nicht groß genug bauen, um in den Flügel zu passen und gleichzeitig die gesamte Fläche zu betätigen. Außerdem müssten die Querruder viel steifer sein, wenn sie von einem Aktuator betätigt würden. Das ist also wahrscheinlich die leichte billige Lösung.

Ich kenne die genaue Begründung in diesem Fall nicht, aber wenn Sie an den mechanischen Vorteil denken, je weiter ein Querruder vom Schwerpunkt entfernt ist, desto mehr Rolleffekt hat das Flugzeug. Sie werden im Bild feststellen, dass das äußere Querruder weniger ausgelenkt wird als das innere Querruder, obwohl sie wahrscheinlich ungefähr das gleiche Rollmoment erzeugen.

Ein Vorteil, den ich sehe, ist, dass es zweifellos die Flächenbelastung am anderen Ende der Flügel reduziert und daher die Belastung / Biegung des Flügels während der Kurven verringert. Dies könnte für ein so massives und schweres Flugzeug wie einen A380 sehr wichtig sein, aber weniger wichtig für kleinere Flugzeuge, bei denen die Flächenlast natürlich geringer ist.

Im Fall des A380 habe ich im FCOM gelesen, dass sie nicht alle Querruder gleichzeitig für den Komfort der Passagiere ausschlagen und die Querruder verwendet werden, um Flügelschwingungen zu dämpfen, die zB durch Turbulenzen verursacht werden.

Der A330 hat auch ein geteiltes Querruder.

Warum haben einige Flugzeuge mehrere Querruder pro Flügel?
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