Testberichte und Informationen aus dem RC-Modellbau

Stabilität und Steuerung – wie ein Flugzeug fliegt

Während des Fluges wirken vier Faktoren (Kräfte) auf das Flugzeug ein: Gewicht, Auftrieb, Vortrieb und Luftwiederstand


Das Gewicht des Flugzeuges ist die Kraft, die es ständig nach unten zieht. Damit das Flugzeug nicht absturzt, muss der Auftrieb, die entgegengesetzte Kraft, genauso groß sein. Gleichen sich also diese beiden Kräfte aus, so schwebt das Flugzeug. Da die Auftriebskraft aber nur erzeugt werden kann, wenn das Flugzeug eine gewisse Mindestgeschwindigkeit fliegt, muss eine dritte Kraft her, die es vorantreibt. Diese Kraft wird von den Motoren geliefert. Die Flieger nennen sie Schub.

Dem Schub (Vortrieb) steht die vierte Kraft, der Luftwiderstand, entgegen. Je mehr Schub aufgewendet wird, je schneller also ein Flugzeug fliegt, desto größer wird der Luftwiderstand, der sich ihm entgegenstellt.
Schließlich steigt bei weiterer Beschleunigung der Widerstand der Luft so stark an, dass auch weiteres Gasgeben des Piloten nichts mehr nützt. Dann gleichen sich Luftwiderstand und Schubkraft aus.

Bei einem Flugzeug, das horizontal ohne Beschleunigung dahinfliegt, sind alle vier Kräfte gleichstark und heben sich auf. Nun kann ein Flugzeug nicht immer in einer Richtung fliegen. Es muss steigen und sinken, Rechts- und Linkskurven fliegen können. Will der Pilot seine Flugrichtung ändern, muss er diese vier Kräfte aus dem Gleichgewicht bringen.

Er benutzt dazu bewegliche Ruderflächen. Die Ruderflächen befinden sich an den Tragflächen und am Leitwerk, hinten am Schwanz des Flugzeuges. Sie wirken ähnlich wie das Steuer eines Schiffes. Soll das Flugzeug sinken, drückt der Pilot den Steuerknüppel waagerecht nach vorn, werden die Ruderflächen am Leitwerk nach unten geklappt. Dadurch bremst der Luftstrom ab und drückt den Flugzeugschwanz nach oben. Gleichzeitig wird die Auftriebskraft verringert. Die Nase senkt sich nach unten. Das Flugzeug sinkt. Beim Steigflug ist es umgekehrt.


Für Rechts- oder Linkskurven betätigt der Pilot mit Fußpedalen das senkrecht stehende Seitenruder am Flugzeugheck. Zeigt es nach rechts, fliegt das Flugzeug eine Rechtskruve – allerdings eine sehr unsaubere, denn gleichzeitig schiebt sich das Flugzeug nach der Kurvenaußenseite. Um das zu verhindern, werden die Querruder an den Tragflächen gleichzeitig ausgefahren. Das linke Querruder schlägt nach unten, das rechte nach oben aus. Auf diese Weise senkt sich die Tragfläche auf der Kurveninnenseite, die andere Tragfläche hebt sich. Das Flugzeug gleitet elegant in eine Rechtskurve hinein. Bei einer Linkskurve geschieht das gleiche umgekehrt.


Ein Auto auf vier Rädern kann sich – läßt man das Steuer während der Fahrt los – nur nach zwei Seiten bewegen: Nach rechts oder links. Beim Flugzeug gibt es gleich drei verschiedene Bewegungsmöglichkeiten: Nach rechts oder links (das Flugzeug giert um seine Hochachse),

nach oben oder unten (das Flugzeug nickt um seine Querachse),

und es kann sich rollen (das Flugzeug rollt um seine Längsachse).

Schon eine schwache oder mittlerre Windböe genügt, um das Flugzeug eine dieser drei Bewegungen oder alle zusammen ausführen zu lassen. Der Pilot hätte also während des Fluges alle Hände voll zu tun, um für einen stabilen Flug zu sorgen, wenn das Flugzeug nicht so konstruiert wäre, dass es von selbst immer wieder in die Normallage zurückkehren würde.

Für eine ausreichende Längsstabilität (Drehung um die Querachse) sorgen zum Beispiel die waagerechten Flügel des Höhenleitwerks. Hebt eine Windböe die Flugzeugnase an, strömt verstärt Luft gegen das Leitwerk, drückt es nach oben und senkt die Flugzeugnase wieder.

Für eine ausreichende Stabilität der Hochachse ist der senkrecht stehende Teil des Leitwerks zuständig. Bewegt sich das Flugzeug nach rechts oder links, wird ebenfalls vermehrt Luft gegen das Leitwert gedrückt und das Flugzeug wieder in die Normallage gebracht.

Und um zu verhindern, dass ein Flugzeug selbsttätig um siene Längsachse rollt, haben die Flugzeugkonstrukteure zu einem kleinen Trick gegriffen. Sie ordnen die Tragflächen leicht V-förmig am Flugzeugrumpf an. Dadurch verringert sich beim Querneigen und anschließendem Weggleiten nach unten der Auftrieb an der höherliegenden Tragfläche. Ein zusätzlich entstehender Luftstrom an der Unterseite des niedrigen Flügels bringt das Flugzeug wieder in seine Normallage.

Autor des Artikels : A. Lehmann Link zur Quelle

 

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