Zum Beispiel sind Flaperons (Klappen + Querruder) und Höhenruder (Höhenruder + Querruder) alle einzelne Steuerflächen, spielen jedoch die Rolle von zwei verschiedenen Steuerflächen. Was bringt es, eine einzelne Bedienoberfläche zu erstellen und die Funktionen von zwei zu übernehmen?
Klappen, die sich nur über einen Teil des Flügels erstrecken, verursachen Auftriebsänderungen hauptsächlich über diesen Teil des Flügels, was zu einer Auftriebsverteilung über die Spannweite führt, die weit vom elliptischen Ideal entfernt ist, sobald sich die Klappe befindet wird abgelenkt. Daher ist es sinnvoll, die Querruder in die gleiche Richtung zu bewegen, insbesondere wenn es sich bei den Innenbordklappen um einfache Sturzwechselklappen handelt.
Um einem Flugzeugflügel fügsame Stall-Eigenschaften zu verleihen sollte die Planform an den Flügelspitzen nicht elliptisch sein, sondern "voller" (= mit mehr lokalem Akkord als die ideale Ellipse). Bei einer elliptischen Planform und einer elliptischen Auftriebsverteilung ist der lokale Auftriebskoeffizient über den gesamten Flügel identisch, und Böen können im langsamen Flug leicht einen lokalen Stillstand an einem Außenflügel verursachen. Die Folge ist ein unkontrollierbarer Wurf, der den Tag des Piloten ruinieren kann, wenn er in Bodennähe auftritt. Daher ist es besser, einen gewissen Spielraum zu lassen, indem Sie den lokalen Akkord erhöhen und den Spitzen etwas Auswaschung hinzufügen.
Jetzt hat dieser Flügel nur bei einem Anstellwinkel eine elliptische Verteilung. Wenn der Anstellwinkel höher ist, ist die Auftriebsverteilung voller, und wenn er niedriger als der "elliptische" Anstellwinkel ist, fehlt ein gewisser Auftrieb in Richtung der Spitzen. Beide Bedingungen verursachen einen höheren induzierten Widerstand als nötig. Klappen helfen, indem sie den lokalen Sturz so einstellen, dass bei korrekter Einstellung die Verteilung des Auftriebs in Spannweitenrichtung viel näher am elliptischen Ideal liegt als ohne Klappen. Dies erfordert, dass der Klappenplan größere Änderungen der Durchbiegung in Richtung der Wurzel vornimmt. Beobachten Sie, wie moderne Hochleistungsgleiter die Klappeneinstellungen ändern, und Sie werden sehen, was ich meine: Die Flaperons ändern die Durchbiegung weniger als die Innenbordklappen. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, dass mehr Spielraum für Querruderauslenkungen bleibt.
Dies ist der Nachteil kombinierter Bedienoberflächen: Was für eine Funktion benötigt wird, ist für die andere Funktion nicht mehr verfügbar, da der maximal nutzbare Auslenkungsbereich begrenzt ist.
Für die Nitpicker: Bitte verstehen Sie die Begriff "elliptische Auftriebsverteilung" als "elliptische Zirkulationsverteilung". Dann ist alles in Ordnung.
Je nach Design und Absicht des Flugzeugs gibt es mehrere gute Gründe:
Mechanische Einfachheit. Bei "Flaperons" mit einem einzigen Ein Satz von Steuerflächen bewirkt zwei Dinge, die die Anzahl der beweglichen Teile des Flugzeugs verringern. Einfach ist am besten; Je einfacher Ihr Flugzeug ist, desto weniger kann schief gehen (und je leichter es ist, und wenn Sie versuchen, etwas in Gang zu bringen, ist auch das Gewicht gut).
Haltbarkeit. Auch wenn die mechanische Einfachheit nicht so wichtig ist und das Fahrzeug unterschiedliche Klappen und Querruder (in mehreren Abschnitten) aufweist Die Querruder reagieren auf die Klappenposition, und die Eingabe von Steuerknüppeln und Jochen kann dazu beitragen, die Kräfte über den Flügel zu normalisieren, Schermomente entlang des Flügelholms und anderer belasteter Abschnitte des Flügels zu verringern und das Risiko von Ermüdung und Versagen zu verringern. Einige Verkehrsflugzeuge, insbesondere Boeing-Konstruktionen, haben in drei Abschnitten Steuerflächen für den Heckflügel. Im Innersten befinden sich mehrstufige Klappen, in der Mitte befinden sich "Innenborder-Querruder", die bei Reisegeschwindigkeit als Querruder fungieren, bei Start / Landung jedoch Klappen, dann die "Außenborder-Querruder", die nur bei niedriger Geschwindigkeit verwendet werden >
Aerodynamik. Jeder Quadratzentimeter der Oberfläche des Flugzeugs erhöht den Luftwiderstand. Designs wie das V-Heck reduzieren die Gesamtoberfläche, indem eine gesamte Steuerfläche und ein Stabilisator aus dem Leitwerk entfernt werden, wobei die verbleibenden beiden als "Ruder-Vatoren" verwendet werden. Diese Beechcraft V35 ist vor allem in der Höhe als sehr effizienter Kreuzer bekannt (leider haben sie auch einen schlechten Ruf für das Verhalten von Eichhörnchenrollen und eine Reihe von strukturellen Fehlern zu Beginn der Produktion, was zu ihrem Spitznamen "Doctor Killers" führt):
Stealth. Die YF-23, die die ATF-Konkurrenz an den späteren F-22 Raptor verlor, verwendete eine ähnliche Ruder-Vator-Konfiguration, da sie die Radarkreuzung des Flugzeugs reduzierte. Abschnitt im Vergleich zu den 22 parallelen Aufzügen. Das resultierende Flugzeug war tatsächlich verstohlener (und schneller) als der Raptor, aber weniger agil.
Der B-2-Geist hat offensichtlich überhaupt keinen Schwanz Die primären Steuerflächen haben eine vierfache Funktion als Querruder, Höhenruder, Spoiler / Druckluftbremsen und Seitenruder (durch Öffnen der Druckluftbremse auf der einen oder anderen Seite). Das Fahrzeug verfügt über separate Klappensysteme, sodass die primären Steuerflächen nur "spoilaileruddervators" sind:
Computersteuerung. Der F-16 wurde aus mehreren Gründen mit "Höhenrudern" anstelle herkömmlicher Querruder- / Höhenrudersteuerungen ausgestattet. Einer der Hauptgründe war die Reduzierung der erforderlichen Komplexität des ursprünglichen Analogons des F-16A FLCC. Die einzigen Steuerflächen an den Flügeln selbst sind Hinterkantenklappen, die ebenfalls unter FLCC-Kontrolle stehen und in jeder Situation mit hohem AOA verlängert werden. Delta-Wing-Flugzeuge ohne Canards wie die Mirage 2000 verwenden notwendigerweise Aufzüge (Rafale und Eurofighter verwenden Canard-Aufzüge, ergänzen sie jedoch bei hohen Geschwindigkeiten oder AOAs mit den Aufzügen).
Weitere Spekulationen: Weniger Steuerflächen bedeuten insgesamt weniger bewegliche Teile, weniger mechanische Komplexität, weniger Gewicht, möglicherweise weniger Luftwiderstand usw.
Der Nachteil ist, dass das Steuerungssystem die kombinierten Steuerflächen zulassen muss auf eine Weise gesteuert werden, die für einen Piloten sinnvoll ist. Dies kann mechanisch erfolgen, aber insbesondere in Flugzeugen, die ohnehin drahtgebunden sind, hat das Kombinieren der Eingaben in Software keine Kosten für Gewicht oder mechanische Komplexität.
Segelflugzeugdesigner verwenden häufig Flaperons, da die Sehne so schmal und die Flügelspannweite so lang ist, dass die Querruder die Länge des Flügels überspannen müssen, um eine ausreichende Rollautorität zu gewährleisten. Dies lässt keinen Platz zum Hinzufügen von Klappen, so dass diese in die Querruder eingebaut werden.
Dies ist Spekulation, also geben Sie ihm die Glaubwürdigkeit, die er verdient ...
Wenn die erforderliche Flugzeugleistung Querruder im Wesentlichen über die gesamte Länge des Flügels vorschreibt (wie in dem von Ihnen abgebildeten Flugzeug), Möglicherweise ist nicht genügend Platz vorhanden, damit die Klappen auch so effektiv wie nötig sind. Die Lösung ist also eine Steuerfläche, die lang genug ist, um beide Anforderungen zu erfüllen.