Benutzer:RosarioVanTulpe/Neu7

Lemma Aerodynamische Balance

Die Aerodynamische Balance zwischen dem Gewicht des Flugzeuges und dem Auftrieb wird durch das Höhenruder aufrechterhalten.

Moderne Flugzeuge sind so konstruiert, dass der Massenschwerpunkt (center of gravity - CG) vor dem Auftriebspunkt (center of lift - CL) liegt. Zusätzlich stabilisiert eine schwache Abwärtskraft am Höhenruder die vertikale Lage der Flugzeuglängsachse (Bild 1). Das Flugzeuggewicht setzt am Massenschwerpunkt an. Es läßt sich vor dem Flug durch die Beladung und Betankung variieren und ändert und nimmt während des Fluges durch den Treibstoffverbrauch ab. Es kann vom Piloten auch durch Treibstoffablassen (fuel dump) reduziert weden. Der Auftrieb setzt am Auftriebspunkt des Flügels an. Er kann durch durch die Erhöhung der Fluggeschwindigkeit erhöht werden. Der Abwärtskraft am Höhenruder steuert der Pilot mit seinem Steuerhorn. Das Höhenruder wirkt praktisch wie ein umgedrehter Flügel, der den Auftieb nach unten, statt nach oben erzeugt.

Ohne diese Abwärtskraft des Höhenruders (wenn z.B. das Höhenruder abreißen würde), würde das Flugzeug unweigerlich mit dem Bug nach unten nicken (Bild 2).

Wenn der Massenschwerpunkt weiter nach vorne verschoben wird, dann muß die ausbalancierende Abwärtskraft am Höhenruder entsprechend verstärkt werden, um einen Horizontalflug beizubehalten (Bild 3). Die Verschiebung des Massenschwerpunktes nach vorne ist hier zur Veranschaulichung übertrieben dargestellt. Zu so einer Masseverschiebung kann es durch die Beladung des Flugzeuges kommen, durch den Treibstoffverbrauch im Flug oder durch Umpumpen des Treibstoffs zwischen verschiedenen Tanks. In Notfällen können auch die Passagiere entsprechen umgesetzt werden.

Im umgekehrten Fall, wenn sich der Massenschwerpunkt weiter nach hinten verschiebt, wird am Höhenruder nur noch eine sehr geringe Abwärtskraft benötigt, um das Flugzeug horizontal auszubalancieren. (Bild 4).

Theoretisch ist der Extremfall denkbar, dass der Massenschwerpunkt so weit nach hinten verschoben wird, dass er den Auftriebspunkt erreicht (Bild 5). In diesem Fall wird die Horizontalsteuerung (um die Querachse) des Flugzeuges sehr labil. Es will dann schon wegen gringer Störungen (Turbulenzne) ständig nach oben oder unten ausbrechen. Zur Korrektur weden allerdings nur ganz schwache Kräfte am Höhenruder benötigt. Allerdings muß das Höhenruder neben Abwärtskräften auch Aufwärtskräfte erzeugen können.

Wird der Massenschwerpunkt so weit nach hinten verschoben, dass er hinter dem Auftriebspunkt liegt, dann muss das Höhenruder ausschließlich Auftriebskraft erzeugen, um das Flugzeug in horizontaler Position zu steuern (Bild 6).

eingefahrene Klappen - kurze Flügelsehne

ausgefahrene Klappen - lange Flügelsehne

eingefahrene Klappen - kleiner Anstellwinkel

ausgefahrene Klappen - großer Anstellwinkel

Zu Landung fliegt das Flugzeug wesentlich langsamer als während des Reisefluges. Ein modernes Verkehrsflugzeug wird vor der Landung beispielsweise von ca. 900 km/h auf ca. 180 km/h abgebremst. Dadurch verringert sich der Auftrieb am Flügel erheblich.

Zur Landung werden die Landeklappen ausgefahren, um den Auftriebsverlust infolge Geschwindigkeitsreduzierung teilweise auszugleichen. Durch die Landeklappen verlängert sich die Flügeltiefe und die Wölbung des Flügels nimmt zu. Genau diese Erhöhung der Wölbung führt zu dem gewünschten Effekt, dass der Auftrieb des Flügels erhöht wird.

Der Auftriebspunkt des Flügels wandert bei ausgefahrenen Klappen etwas nach hinten.

Wegen der ausgefahrenen Landeklappen und der daraus folgenden erhöhten Profilwölbung, erhöht sich auch der Anstellwinkel des Flügels. Das Flugzeug hat folglich die Tendenz den Bug zu heben. als Gegensteuerung muß der Pilot die Abwärtskraft am Höhenruder veringern - also die Flugzeugnase wieder nach unten drücken (Bild 7).