Was für kleine Modelle besser und einfacher ist, ist für größere Flugzeuge nicht unbedingt besser.

Erstens kann man nicht sagen, dass der feste Teil "nichts tut". Der Schwanz ist in erster Linie ein Stabilisator; Ohne sie fliegt ein normales Flugzeug überhaupt nicht. Nur dann ist es eine Steuerfläche, die es ihm ermöglicht, gut zu fliegen und wie Sie es wollen.

Folglich wird die Größe des Hecks hauptsächlich von Stabilitätsüberlegungen bestimmt. Zur Kontrolle benötigen Sie eine bestimmte Menge davon und nicht zu viel mehr. Wenn Sie einen sich vollständig bewegenden Schwanz haben, müssen Sie ihn möglicherweise nur geringfügig bewegen, da sonst die Steuerung zu empfindlich wird. Dies ist nicht unbedingt einfacher.

Aus konstruktiver Sicht erfordert das sich alles bewegende Heck, dass der gesamte Stabilisator an einer einzigen Welle befestigt ist. Auf einem kleinen RC-Flugzeug können Sie es sich leisten, es aus einem einfachen Draht zu machen. In einem großen Flugzeug bedeutet dies etwas Größeres als Ihre Wasserversorgungsleitung in einem Vorort: Stabilisatoren von Flugzeugen wie A380 oder An-124 sind größer als die Flügel einiger Flugzeuge. Abgesehen vom Skalenproblem ist dies ein einziger Fehlerpunkt, der es noch schwerer macht, zuverlässig zu sein.

Ein weiteres Konstruktionsproblem ist die gute aerodynamische Kopplung zwischen dem beweglichen Heck und dem Rumpf. Oft müssen Designer so etwas erfinden (A330):

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Insgesamt ist es normalerweise einfacher und leichter , ein herkömmliches Heck herzustellen und einen Aufzug (und ein Ruder) daran anzubringen.

Trotzdem Viele Flugzeuge haben einen beweglichen Stabilisator. Dafür gibt es verschiedene Gründe.

1. Zur Aufnahme eines großen Bereichs von Schwerpunktstellen (CG), d. h. der Lastverteilung, und / oder verschiedener aerodynamischer Konfigurationen (z. B. Klappen). Dies erfordert ein hohes Maß an Kontrolle. Diese Steuerung ist jedoch normalerweise "langsam": Die Last oder Konfiguration ändert sich nicht in Sekundenbruchteilen. Das Heck wird also zwischen dem sich langsam bewegenden Teil, der die sogenannte Trimmung liefert, und dem schnellen herkömmlichen Aufzug aufgeteilt. Die meisten Flugzeuge haben eine solche Anordnung, wie die A330 aus dem obigen Bild. Aber die größten, die An-124 und -225, benutzen es nicht: zu hart. Sie sind vollständig auf den Aufzug angewiesen.

   Es gibt selten eine solche Nachfrage nach dem vertikalen Heck: Flugzeuge sind mehr oder weniger symmetrisch, so dass Sie selten einen allbeweglichen vertikalen Stabilisator wie diesen finden.

Zur Vereinfachung des Lastausgleichs für kleine Flugzeuge mit reversibler Steuerung, dh solchen, bei denen die Steuerflächen durch die Muskelkraft des Piloten bewegt werden. Wenn Sie einen Aufzug mit normalen Scharnieren bauen, kann es schwierig sein, ihn mit hoher Geschwindigkeit zu bewegen. Verschiedene Tricks werden verwendet, um die Kraft angenehm zu machen (die "genau richtig" sein sollte, nicht zu viel, nicht zu klein). Eine der einfachen Lösungen besteht jedoch darin, den gesamten Schwanz um eine sorgfältig ausgewählte Achse zu bewegen. Für kleinere GA-Flugzeuge ist das Skalierungsproblem noch nicht so schlimm, daher verwenden viele Konstruktionen diesen Ansatz, z. B. Piper PA28

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(Das, was Sie an der Hinterkante sehen, ist kein herkömmlicher Aufzug, sondern die Anti-Servo-Registerkarte, die die "genau richtige" Kraft bereitstellt.)

2. Normale Effizienz der Aufzugssteuerung. Manchmal benötigen Flugzeuge nur mehr Kontrolle, als das normal große Heck bieten kann. Dies gilt vor allem für agile Überschallflugzeuge. Dafür gibt es mehrere Gründe:

   • Agiles Manövrieren erfordert offensichtlich mehr Kontrolle;
   • Bei Überschallgeschwindigkeit erhöht sich die Tonhöhenstabilität (und damit der Kontrollaufwand) erheblich;
   • Die Effizienz des Aufzugs sinkt. Die Sache ist, dass der normale Aufzug bei Unterschallgeschwindigkeit den Luftstrom über das Heck so umverteilt, dass mehr Luft betroffen ist, als nur der Bereich des Aufzugs annimmt. Die Beziehung lautet $ \ sqrt \ frac {S_ {Aufzug}} {S_ {Schwanz}} $ span>. Wenn Sie also einen Aufzug haben, der die Hälfte des Schwanzes einnimmt, wird seine Effizienz dies nicht tun sei nur $ 0,5 $ span>, aber $ \ sqrt 0,5 \ ca. 0,7 $ span> im Vergleich zum ausgelenkten Stabilisator auf den gleichen Winkel. Bei Überschallgeschwindigkeit trifft dies jedoch nicht zu, und die Beziehung ist nur linear. Alle beweglichen Flächen sind also sinnvoller. Gelegentlich finden Sie sogar einen sich alle bewegenden vertikalen Schwanz, wie bei Tu-160 (beachten Sie, dass er auch einen sich alle bewegenden horizontalen Schwanz hat):

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Für ein kleines RC-Flugzeug, das sich mit langsamer Geschwindigkeit bewegt, würde Ihr Design hervorragend funktionieren. Diese Art von Konstruktionen weist jedoch strukturelle Einschränkungen auf. Bei einem vollständig beweglichen vertikalen und horizontalen Stabilisatoraufbau würden alle auf die Steuerflächen ausgeübten Kräfte auf ein bewegliches Lager übertragen. Dies wäre ein einziger Fehlerpunkt, wenn das Lager ausfallen würde. Normalerweise verwendet der vertikale Stabilisator oder horizontale Stabilisator mehrere Schrauben, um ihn an der Flugzeugzelle zu befestigen. In einigen Flugzeugen sind diese Steuerflächen angeschweißt. Dadurch werden die Spannungen gleichmäßiger verteilt. Ich fliege einen Piper Cherokee mit einem beweglichen horizontalen Stabilisator (Stabilisator) und eine unserer Vorprüfungen besteht darin, sicherzustellen, dass das Lager kein Nachgeben aufweist. Wenn das Lager nachgeben würde, hätten wir einen schlechten Tag.

Nun, bis zu einem gewissen Grad.

Große Verkehrsflugzeuge haben erheblich größere Schwerpunktbereiche als ihre kleineren Gegenstücke, um einen breiten Bereich von Belastungen sowie Verschiebungen im Cp aufgrund von Komprimierbarkeitseffekten zu berücksichtigen bei hohen Machzahlen und Änderungen der AoA. Um dies zu berücksichtigen, verwenden die meisten Verkehrsflugzeuge ein voll bewegliches Leitwerk für die Pitch-Trimmung. Daher wird vom Piloten eine zusätzliche Aufzugssteuerfläche für die Pitch-Autorität hinzugefügt. Dies bietet einen Kompromiss zwischen hervorragender Steigung und minimalem Luftwiderstand und Gewicht im Gegensatz zur Betätigung des gesamten Leitwerks. Wie Ron Beyer im L-1011 betont, wurden bereits zuvor voll bewegliche Leitwerke für die Pitch-Steuerung implementiert. Aber es ist nicht sehr häufig.

Die festen Heckflächen sollen einen passiven Wetterfahneffekt für Stabilität bieten. Wenn Sie einen allfliegenden Schwanz haben, möchte dieser in der Regel nur in den Luftstrom eindringen, sodass Sie eines von zwei Dingen benötigen. hydraulische Steuerung, bei der die Steuerfläche durch Aktuatoren starr positioniert wird und das Steuergefühl durch Federn erfolgt (der F-86 hatte ein vollständig fliegendes hydraulisch betätigtes horizontales Heck), oder wenn die Oberfläche nicht hydraulisch ist, benötigt die Oberfläche eine Anti-Servo-Lasche (wie die C-177 und fast jedes kabelbetätigte Stabilisatorende da draußen), um eine geschwindigkeitsabhängige Rückstellkraft bereitzustellen, die die Oberfläche in eine bestimmte Position treibt, hält sie dort und um einen gewünschten Gradienten der Stockkraft bereitzustellen (zunehmende Kraft mit Verschiebung von der Trimmgeschwindigkeit ). Die Anti-Servo-Lasche bietet auch die Pitch-Trimm-Funktion, indem sie ihren Neutralpunkt ändert, wenn Sie die Trimmung einstellen und die Trimmgeschwindigkeit des Flugzeugs ändern.

Es gibt einige Segelflugzeuge, die alle fliegenden Schwänze ohne Servo-Laschen haben, und Diese hängen von einer Bungee-Feder im Aufzugssteuerkreis ab, um die gesamte stabfreie Pitch-Stabilität zu gewährleisten. Ich flog ein Segelflugzeug namens LS-1, das so war, und der Bungee war nicht besonders steif, und das Flugzeug hatte eine unterschiedliche Steigung, wenn ich den Steuerknüppel losließ, aber es war in Ordnung, wenn ich ihn hielt / p>

Und Flugzeuge wie der Cardinal oder Cherokee mit einem manuell betätigten Stabilisatorheck wären ohne die Anti-Servo-Lasche ziemlich schwer zu steuern. Die Steuerstange der Lasche ist ein sehr kritischer Inspektionsgegenstand vor dem Flug. Der Hauptvorteil von fliegenden Schwänzen besteht in einer größeren Kontrollbefugnis für eine bestimmte Oberfläche (der Kardinal hat im Vergleich zu ähnlichen Flugzeugen eine MASSIVE Heckkraft) und in der Möglichkeit, den Gradienten des Nickgefühls durch die Ausrichtung der Anti-Servo-Lasche fein abzustimmen.

Ihr RC-Flugzeug kommt ohne Anti-Servo-Lasche davon, weil die elektrischen Servos die Oberfläche an einer bestimmten Position halten. Grundsätzlich das gleiche wie bei hydraulischen Steuerungen.

Die Zenith-Familie von Eigenheimen verwendet ein allfliegendes Ruder ohne feste vertikale Flosse. Dies würde normalerweise ohne eine feste Flosse nicht so gut funktionieren, um eine passive Wetterfederkraft bereitzustellen, aber der Zenith kommt damit durch eine sehr große vertikale Rumpffläche hinter den Tragflächen davon. Andernfalls müsste es eine Anti-Servo-Lasche für das Ruder geben, wenn keine vertikale Flosse vorhanden wäre.

Es kommt meistens darauf an, dass das Bewegen der gesamten Steuerfläche einen massiv verbesserten Verbindungspunkt erfordert, der den Hauptmangel eines Verkehrsflugzeugs beeinträchtigt, das Fracht befördert, sei es Menschen oder Dinge. Militärflugzeuge nutzen es, um die Manövrierfähigkeit massiv zu verbessern, aber die meisten Passagiere sind möglicherweise etwas verzweifelt, wenn ihre 737 plötzlich mit einem leichten Handgriff des Piloten auf dem Heck steht.