Querruder können verwendet werden, um eine Rollbewegung für ein Flugzeug zu erzeugen.Querruder sind kleine klappbare Abschnitte am äußeren Teil eines Flügels.Querruder arbeiten normalerweise gegenläufig: Wenn das rechte Querruder nach oben ausgelenkt wird, wird das linke nach unten ausgelenkt und umgekehrt.Diese Folie zeigt, was passiert, wenn der Pilot das rechte Querruder nach oben und das linke nach unten auslenkt.
Die Querruder werden verwendet, um das Flugzeug in eine Schräglage zu bringen, d.h. eine Flügelspitze nach oben und die andere nach unten zu bewegen.
Die Schräglage erzeugt eine unausgewogene Seitenkraftkomponente der großen Flügelauftriebskraft, die die Flugbahn des Flugzeugs in eine Kurve bringt.(Flugzeuge drehen sich aufgrund der Schräglage, die von den Querrudern erzeugt wird, nicht aufgrund des Rudereinsatzes.
Die Querruder wirken, indem sie die effektive Form des Tragflächenprofils des äußeren Teils der Tragfläche verändern.
Wie auf der Folie zu den Formeffekten beschrieben, verändert eine Veränderung des Auslenkungswinkels am hinteren Teil eines Tragflächenprofils die Menge des vom Profil erzeugten Auftriebs. Beachten Sie auf dieser Folie, dass das Querruder des linken Flügels, von der Rückseite des Flugzeugs aus gesehen, nach unten ausgelenkt ist. Das Querruder des rechten Flügels ist nach oben ausgelenkt. Bei beiden Flügeln wird die Auftriebskraft (Fr oder Fl) des Flügelprofils durch das Querruder im aerodynamischen Zentrum des Profils aufgebracht, das einen gewissen Abstand (L) vom Flugzeugschwerpunkt hat. Dies erzeugt ein Drehmoment
T = F * L
um den Schwerpunkt herum.Wenn die Kräfte (und Abstände) gleich sind, entsteht kein Nettodrehmoment am Flugzeug. Wenn die Kräfte (und Abstände) jedoch ungleich sind, entsteht ein Nettodrehmoment und das Flugzeug dreht sich um seinen Schwerpunkt.Für die in der Abbildung gezeigten Bedingungen rollt die resultierende Bewegung das Flugzeug von hinten gesehen nach rechts (im Uhrzeigersinn). Wenn der Pilot die Querruderausschläge umkehrt (rechtes Querruder nach unten, linkes Querruder nach oben), rollt das Flugzeug in die entgegengesetzte Richtung.
Wir haben uns entschieden, den linken und den rechten Flügel basierend auf einer Ansicht vom Heck des Flugzeugs in Richtung der Nase zu benennen, da dies die Richtung ist, in die der Pilot schaut.
Untersuchen wir die Funktionsweise der Querruder mit Hilfe eines JavaScriptsimulators.
Wenn Sie mit einem Verkehrsflugzeug reisen, beobachten Sie die Tragflächen während der Kurven. Der Pilot rollt das Flugzeug in die Richtung der Kurve. Sie werden wahrscheinlich überrascht sein, wie wenig Ausschlag nötig ist, um ein großes Verkehrsflugzeug zu neigen (rollen). Seien Sie jedoch gewarnt, dass es bei einigen Verkehrsflugzeugen eine mögliche Quelle der Verwirrung gibt. Wir haben hier über das Rollen des Flugzeugs gesprochen, indem wir ein Paar Querruder an der äußersten Hinterkante der beiden Flügel verwenden, um den Auftrieb jedes Flügels zu erhöhen oder zu verringern. Bei einigen Verkehrsflugzeugen wird das Flugzeug gerollt, indem der Auftrieb jeweils nur an einer Tragfläche abgeschaltet wird. Eine Platte, Spoiler genannt, wird zwischen der Vorder- und Hinterkante des Flügels angehoben. Dadurch wird die Form des Tragflügels verändert, die Strömung über den Flügel unterbrochen und der Auftrieb eines Teils des Flügels verringert. Dadurch entsteht ein Kräfteungleichgewicht mit dem anderen Flügel, das die Rollbewegung verursacht. Bei Verkehrsflugzeugen werden Spoiler verwendet, weil sie schneller reagieren können als Querruder und weniger Kraft zur Aktivierung benötigen, aber sie verringern immer den Gesamtauftrieb des Flugzeugs. Es ist ein interessanter Handel! Ob ein Flugzeug Spoiler oder Querruder verwendet, kann man daran erkennen, wo sich das bewegliche Teil befindet. An der Hinterkante ist es ein Querruder, zwischen Vorder- und Hinterkante ist es ein Spoiler. (Jetzt können Sie Ihren Sitznachbarn im Flugzeug verblüffen!)
Sie können sich einen Kurzfilm von „Orville und Wilbur Wright“ ansehen, in dem erklärt wird, wie die Flügelverwerfung zum Rollen ihres Flugzeugs verwendet wurde. Die Filmdatei kann auf Ihrem Computer gespeichert und als Podcast auf Ihrem Podcast-Player angesehen werden.
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