Folgende Ruder bewegen das Flugzeug um seine Achsen.
Achse
Ruder
Bewegung
Längsachse
Querruder
Rollen
Hochachse
Seitenruder
Gieren
Querachse
Höhenruder
Nicken
Ein Flugzeug ist statisch stabil, wenn es nach einem Steuerungsausschlag den neuen Gleichgewichtszustand beibehält.
Ein Flugzeug ist labil, wenn es nach einem Steuerungsausschlag diesen weiter verstärkt und nicht in einen Gleichgewichtszustand übergeht.
Eine leichte V-Stellung erzeugt bei einem Rollen in die eine Richtung einen höheren Auftrieb in die andere Richtung, was das Flugzeug längsstabil macht.
Je tiefer der Schwerpunkt unterhalb des Angriffspunktes des Auftriebs liegt, desto stabiler ist das Flugzeug um die Längsachse.
Der Angriffspunkt des Auftriebes liegt bei den Flügeln.
Bei Hochdeckern ist dieser weiter vom unten liegenden Schwerpunkt entfernt.
Bei Tiefdeckern ist er sehr nah am Schwerpunkt, weswegen man bei ihnen stärkere V-Stellungen hat.
Unter dem Ruderausgleich versteht man eine Maßnahme, die es dem Piloten ermöglicht, eine höhere Kraft auf die Ruder auszuwirken.
Bei einem aerodynamischen Ruderausgleich wird der Drehpunkt nicht in der Mitte, sondern versetzt im Ruder angelegt, so dass eine Hebelwirkung die Kraft des Piloten verstärkt.
Bei einem statischen Ruderausgleich wird der Drehpunkt in der Mitte platziert, jedoch gegenüber des Ruders ein Gewicht montiert, das der Ruderkraft entgegenwirkt.
Dies reduziert außerdem ein Flattern des Ruders, da sich dessen Trägheit erhöht.
Der Schwerpunkt (Center of Gravity)ist der gedachte Massenmittelpunkt.
Der Schwerpunkt ist der Angriffspunkt der Gewichtskraft
Die Lage des Fluggewichtsschwerpunktes ist von entscheidender Bedeutung für die Flugeigenschaften.
Schwerpunkt zu weit vorne: Anstellwinkel für Höchstauftrieb kann nicht mehr erreicht werden.
Schwerpunkt zu weit hinten: Labilität um die Querachse und Trudelneigung steigt stark an.
Der Leermassenschwerpunkt ist ein gedachter Massemittelpunkt eines leeren Flugzeuges.
Der aktuelle Flugmassenschwerpunkt hängt von der Beladung und ihrer Position ab und muss vor jedem Flug ermittelt werden.
Der Hersteller gibt im Flughandbuch die Hebelarme an für zu beladende Positionen.
Sitze für Passagiere
Raum für Kraftstoff
Gepäckraum
Bei der Flugvorbereitung ermittelt man diese Werte und trägt sie in eine Tabelle ein, die teilweise mit Werten des Flugmusters vorausgefüllt ist.
Jeder Umbau / Ausbau / Einbau eines Teils am Flugzeug kann seinen Schwerpunkt verändern. Daher muss jede Veränderung dokumentiert werden und der neue Schwerpunkt immer neu berechnet werden.
Jeder Umbau / Ausbau / Einbau eines Teils am Flugzeug kann seinen Schwerpunkt verändern. Daher muss jede Veränderung dokumentiert werden und der neue Schwerpunkt immer neu berechnet werden.
Vorlage: Berechnung des Flugmassenschwerpunktes
Eine Vorlager solcher Art kann für ein Muster verwendet werden zur Berechnung des Flugmassenschwerpunktes vor jedem Flug. Hierin sind bereits etliche feste Werte eingetragen. (Hinweis: Das Massenmoment berechnet sich durch die Multiplikation der Masse mit dem Abstand vom Schwerpunkt.)
Masse
Abstand vom Schwerpunkt
Massenmoment
Leermasse
300 kg
+43cm
12900kgcm
Passagier 1
+40cm
Passagier 2
+40cm
Gepäck
+95cm
Kraftstoff
+130cm
Gesamte Flugmasse
< 472,5 kg
< 24570 kgcm
Aktueller Schwerpunkt
< 52 cm
Beispiel: Berechnung des Flugmassenschwerpunktes
Folgendes Beispiel zeigt eine ausgefüllte Vorlage für einen Passagier. Die Gesamtmasse ist im gültigen Bereich. Das Massemoment befindet sich jedoch mit 52,77 cm zu weit hinten, da es für dieses Muster kleiner als 52 cm sein muss. Mit dieser Beladung darf nicht gestartet werden, da das Flugzeug sonst kippinstabil werden kann.
Ein V-n-Diagramm zeigt die Lastvielfache bei verschiedenen Geschwindigkeiten an und damit gleichtzeitig, in welchen Bereichen das Flugzeug betrieben werden darf.
Die ManövergeschwindigkeitVA ist die maximale Geschwindigkeit, bei der noch das Höhenruder maximal bewegt werden darf.
Je geringer die Flugmasse, desto kleiner die Manövergeschwindigkeit.
Je leichter das Flugzeug, desto stärker wirkt die vertikale Beschleunigung.
Und desto eher werden die Belastungsgrenzen des Höhenruders erreicht.
Die GrenzgeschwindigkeitVno(normal operating speed) ist die konstruktiv maximal zulässige Geschwindigkeit.
Die MaximalgeschwindigkeitVne(never exceed speed) ist die maximale Geschwindigkeit, die niemals überschritten werden sollte.
Je schneller, desto kleiner muss der Anstellwinkel für gewünschten Auftrieb sein.
Je langsamer, desto höher muss der Anstellwinkel für bestimmten Auftrieb sein.
Der geringste Gesamtwiderstand wird bei einem bestimmten Anstellwinkel bei einer bestimmten Geschwindigkeit erreicht.
Gleicher Widerstand erfordert gleiche Leistung.
Höhere Motorleistung und höhrer Anstellwinkel => genauso schnell wie bei niedrigerer Motorleistung und geringerem Anstellwinkel.
Je langsamer man fliegt unterhalb des Punktes, bei dem man am wenigsten Leistung braucht zum Horizontalflug, desto mehr Leistung braucht man, um langsamer zu fliegen.
Ohne Motor wird die Vortriebskraft komplett aus der Gewichtskraft genommen.
Die Luftkraft ist eine gedachte Kraft als Summe aller Einzelauftriebskräfte. (Der Auftrieb wird für einen Punkt berechnet. Ein Flügel besteht aus vielen Punkten; summiert man alle deren einzelnen Auftriebskräfte, erhält man die Luftkraft des gesamten Flügels.)
Der Druckpunkt ist der gedachte Angriffsmittelpunkt der Luftkraft, also „der wirksame Mittelpunkt“ der Kombination aller Einzelauftriebskräfte.