Wie wird ein Flugzeug gesteuert? Wie steuert man einen Flugsimulator?
Wie wird ein Flugzeug gesteuert? Wie steuert man einen Flugsimulator?
Moderne Verkehrsflugzeuge sind sogenannte 3-Achser und werden aerodynamisch gesteuert. 3-Achser bedeutet, das Flugzeug wird um die im Bild dargestellten Achsen gesteuert.
Die Längsachse
Die Längsachse verläuft von vorne nach hinten durch das Flugzeug. Bewegungen um die Längsachse werden durch die Querruder gesteuert. Eine Bewegung um die Längsachse wird als Rollen bezeichnet.
Die Hochachse
Die Hochachse verläuft senkrecht durch die Mitte des Flugzeugs. Bewegungen um die Hochachse werden durch das Seitenruder gesteuert. Eine Bewegung um die Hochachse wird als Gieren bezeichnet.
Die Querachse
Die Querachse verläuft quer durch die Mitte des Flugzeugs, von Flügelspritze zu Flügelspitze. Bewegungen um die Querachse werden durch das Höhenruder gesteuert. Eine Bewegung um die Querachse wird als Nicken bezeichnet.
Der Pilot setzt alle 3 Rudereinheiten ein, um das Flugzeug aerodynamisch sauber zu fliegen. Das Höhenruder und das Querruder werden im Airbus Flugsimulator mittels des Sidesticks gesteuert. Zieht der Pilot im Simulator / Flugzeug den Sidesticks nach hinten betätigt er das Höhenruder und das Flugzeug steigt. Wird der Stick im Flugsimulator nach vorne gedrückt sinkt das Flugzeug. Mit Seitwärtsbewegungen des Sidesticks werden die Querruder angesprochen und der Airbus dreht sich um die Längsachse und fliegt Kurven. Das Seitenruder im Flugsimulator / Flugzeug wird mittels der Pedale gesteuert. Pro Fuß gibt es ein Pedal. Tritt der Pilot in das linke Pedal wird das Seitenruder nach links ausgelenkt und das Flugzeug giert um die Hochachse nach links. Das Seitenruder wird bei Verkehrsflugzeugen / Airbus Flugsimulatoren nicht zum Kurvenflug genutzt. Der häufigste Einsatz ist bei Starts und Landungen mit starken Seitenwinden. Hier nutzt der Pilot das Giermoment um die Hochachse und dreht die Nase des Fliegers in den Wind, sodass das Flugzeug nich verdriftet. Auch das Rollen am Boden geschieht mittels der Pedale. Neben dem durch sie angesteuerten Seitenruder wird zudem das Bugfahrwerk gelenkt. Das Rollen im Flugsimulator und auch in Wirklichkeit ist ein schwieriges Unterfangen.
Wie wirken die einzelnen Steuerflächen? Warum kann damit ein Flugzeug gesteuert werden?
Verkehrsflugzeug wie der Airbus A320 oder ähnlich sind aerodynamisch gesteuerte Flugzeuge. Das heißt, das Flugzeug / der Flugsimulator wird durch Veränderung der Luftströme und der sich daraus verändernden aerodynamischen Kräfte gesteuert. Zum leichteren Verständnis stellt man sich die jeweilige Achse als das Drehgelenk einer Spielplatzwippe vor. Nehmen wir das Höhenruder und die dazugehörige Querachse. Fliegt das Flugzeug ohne Höhenänderung, so ist das „Gewicht“ vor der Querachse gleich dem „Gewicht“ hinter der Querachse. Nun zieht der Pilot den Sidestick im Flugsimulator nach hinten um zu steigen. Das Höhenruder wird nach oben ausgelenkt und erzeugt einen negativen Auftrieb (In der Aerodynamik gibt es keinen Abtrieb). Das „Gewicht hinter der Querachse ist nun größer als das vor der Querachse und das Flugzeug kippt, wie im Beispiel der Wippe, nach hinten und nimmt die Nase hoch.
Auch die Funktion des Seitenruders funktioniert nach demselben Prinzip. Am Seitenruder wird durch Auslenken der Seitenrudersteuerfläche seitlich gerichteter Auftrieb erzeugt. Das Flugzeug giert in die Richtung, in die der Auftrieb wirkt.
Die Querruder sind in Ihrer Funktion etwas komplexer. Im Flugsimulator / Flugzeug lassen sich stets nur beide, d.h. linke und rechte Tragfläche, Querruder zusammen bedienen. Möchte der Pilot im Airbus Simulator eine Linkskurve fliegen, so bewegt er den Sidestick nach links. Jetzt werden die Querruder angesteuert, allerdings nicht beide in die gleiche Richtung. Man spricht von Differenzierter Steuerung der Querruder. Im Beispiel wird das rechte Querruder nach unten ausgelenkt und das linke nach oben. An der rechten Tragfläche erhöht sich die Wölbung des Profils und die Auftriebskraft steigt. Auf der linken Seite verringert sich die Wölbung und die Auftriebskraft sink. Das Flugzeug kippt um die Längsachse nach links. Um die Kurve im Flugsimulator auszuleiten bewegt der Pilot den Sidestick nach rechts, erhöht den Auftrieb der linken Tragfläche und das Flugzeug kehrt zur ursprünglich Lage zurück.
Was bedeutet koordinierter Kurvenflug?
Bei kleineren Flugzeugen ist es nötig, im Kurvenflug neben den Querrudern auch das Seitenruder aktiv zu nutzen. Wie ein Auto kann auch ein Flugzeug unter- bzw. übersteuert werden. Wir sprechen von einer Schmierkurve. Um das Heraustragen aus der Kurve zu verhindern nutzt der Pilot das Seitenruder um eine koordinierte Kurve zu fliegen. Das Instrument zum Fliegen einer koordinierten Kurve ist der Wendezeiger mit dazugehöriger Libelle. Im Airbus A320 Flugsimulator ist es nicht notwendig, das Seitenruder im Kurvenflug aktiv zu nutzen. Die Computer des Flugsimulators bestimmen den automatischen Ausschlag für den koordinierten Kurvenflug, wie auch beim echten Airbus.
Wozu benötigt ein Flugzeug Landeklappen?
Die Landeklappen befinden sich am hinteren Teil der Tragflächen, zur Flächenwurzel hin. Sie dienen dazu, das Tragflächenprofil mechanisch so zu verändern, dass es auch für langsamere Flugphasen, Start und Landung, ausreichend Auftrieb liefert. Flugzeuge sind so konstruiert, dass Sie die aerodynamisch günstigste Bauweise für die i.d.R. längste Flugphase aufweisen. Diese ist der Reiseflug- das Flugzeug fliegt unbeschleunigt in fixer Höhe über mehrere Stunden. Für diese Phase weisen die Tragflächen und übrigen Bauteile die idealste aerodynamische Form auf. Bei Start und Landung sind Verkehrsflugzeuge wie der Airbus A320 wesentlich langsamer als im Reiseflug. Start und Landegeschwindigkeit liegen bei ca. 260 km/h, die des Reiseflugs deutlich über 800km/h. Das Tragflächenprofil ist so ausgelegt, dass es bei Reisegeschwindigkeit ausreichend Auftrieb bei relativ geringem Widerstand liefert. Um langsamer fliegen zu können wird die Form des Profil durch die Landeklappen verändert. Beim Airbus A320 Flugsimulator werden die Landeklappen in 4 Stufen gefahren. Die Gradzahl beschreibt den Winkel der Profilsehne und der Landeklappe. Stufe 1 – 10° Stufe 2 – 15° Stufe 3 – 20 ° Stufe 4 – 35°
Wichtig ist, dass zunächst die Geschwindigkeit im Flugsimulator reduziert werden muss um stufenweise die Landeklappen ausfahren zu können. In der Verkehrsfliegerei ist es üblich die Landeklappen so spät wie möglich vor der Landung komplett auszufahren, dass Minimum liegt bei ca. 330m über Grund. Hintergrund ist, Landeklappen verursachen sehr viel Widerstand und damit auch Lärm. Auch die Triebwerke benötigen mehr Leistung um den hohen Widerstand zu überkommen.
