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.

Segelflugzeuge vs. Motorflugzeuge: Was sind die Unterschiede?

Segelflugzeuge und motorisierte Flugzeuge teilen zwar grundlegende Flugprinzipien, aber sie unterscheiden sich erheblich in ihrem Design, ihrer Funktionsweise und ihrer Nutzung.

1. Antrieb: Der offensichtlichste Unterschied liegt im Antrieb. Segelflugzeuge haben keinen eigenen Motor und sind daher auf externe Hilfen wie Windenstarts oder Schleppflugzeuge angewiesen, um in die Luft zu kommen. Motorflugzeuge hingegen verfügen über eigene Motoren, die sie unabhängig starten lassen.
2. Flugdynamik: Segelflugzeuge sind für maximale Aerodynamik und Effizienz konzipiert, um die Energie aus Thermik und Aufwinden optimal zu nutzen. Sie haben in der Regel längere und schmalere Flügel als motorisierte Flugzeuge, was ihnen hilft, in der Luft zu bleiben, ohne ständigen Antrieb.
3. Flugerfahrung und -technik: Das Fliegen eines Segelflugzeugs erfordert eine tiefere Verständnis von Wetterbedingungen und Luftströmungen, da der Pilot Thermik und Aufwinde nutzen muss, um Höhe zu gewinnen und die Flugdauer zu verlängern. Motorpiloten hingegen konzentrieren sich mehr auf die Bedienung und Steuerung des Motors und des Flugzeugs selbst.
4. Einsatzgebiete: Segelfliegen wird oft als Freizeitaktivität und Sport betrieben, bei dem es um das Erleben des lautlosen Gleitens und das Geschick im Ausnutzen natürlicher Luftbewegungen geht. Motorflugzeuge hingegen werden vielfältig eingesetzt – von kommerziellen Flügen über Frachttransport bis hin zu persönlichen Reisen.
5. Wartung und Betriebskosten: Ohne komplexe Motoranlagen sind Segelflugzeuge in der Wartung oft einfacher und kostengünstiger. Motorflugzeuge erfordern regelmäßige Motorwartung und verbrauchen Kraftstoff, was höhere laufende Kosten bedeutet.

Segelflug-Basics: Überblick und Grundprinzipien

Diese Tabelle bietet einen strukturierten und verständlichen Überblick über die wesentlichen Steuerungselemente und Prinzipien des Segelfliegens.

Segelflug-Basics: Überblick und Grundprinzipien

Insgesamt bieten beide Flugzeugtypen einzigartige Flugerlebnisse. Während das Segelfliegen eine besondere Verbindung zur Natur und eine Herausforderung in der Nutzung von Wind und Wetter bietet, ermöglicht das motorisierte Fliegen größere Unabhängigkeit, Reichweite und Vielseitigkeit.

Das Querruder: Ein essenzielles Steuerelement beim Fliegen

Das Querruder ist ein entscheidendes Steuerelement bei Flugzeugen, insbesondere bei Segelflugzeugen. Es befindet sich an den äußeren Enden der Tragflächen und spielt eine zentrale Rolle bei der Steuerung der Flugzeugdrehung um die Längsachse – ein Manöver, das als “Rollen” bekannt ist.

Funktionsweise: Wenn der Pilot den Steuerknüppel nach rechts oder links bewegt, lenkt das Querruder auf der einen Seite des Flugzeugs nach oben und auf der anderen Seite nach unten. Wenn zum Beispiel der Steuerknüppel nach rechts bewegt wird, lenkt das Querruder auf der rechten Tragfläche nach oben und das auf der linken nach unten. Dies verursacht einen Auftrieb auf der linken Tragfläche und einen Abtrieb auf der rechten, wodurch das Flugzeug nach rechts rollt.

Bedeutung: Das Querruder ist für die Durchführung von Kurvenflügen unerlässlich. Für einen effektiven Kurvenflug muss der Pilot das Querruder in Kombination mit dem Seitenruder verwenden, um das Flugzeug gleichmäßig in die Kurve zu legen und eine stabile Flugbahn zu gewährleisten.

In der Welt des Segelfliegens ist das Verständnis und die geschickte Anwendung des Querruders fundamental, da es dem Piloten erlaubt, präzise und kontrollierte Manöver durchzuführen. Es ist ein faszinierendes Beispiel dafür, wie feine Veränderungen in der Aerodynamik zu signifikanten Bewegungen des Flugzeugs führen können.

Flugsimulatoren: Revolutionäre Werkzeuge für sicheres und effizientes Flugtraining

Flugsimulatoren sind ein unverzichtbares Werkzeug in der modernen Flugausbildung und bieten auch Hobby-Piloten eine wertvolle und sichere Möglichkeit, ihre Flugfähigkeiten zu entwickeln und zu verbessern.

• Risikofreies Lernen und Üben: Angehende Piloten können in einem Flugsimulator Manöver und Notfallprozeduren üben, ohne reale Gefahren zu riskieren. Fehler werden risikofrei im Simulator gehandhabt.
• Vielfalt an Szenarien: Flugsimulatoren ermöglichen Training unter verschiedenen Wetterbedingungen, zu unterschiedlichen Tageszeiten und in vielfältigen Flugumgebungen.
• Kosteneffizienz: Das Fliegen in einem Simulator ist kostengünstiger als echte Flugstunden, da Kosten für Treibstoff, Flugzeugmiete und Wartung entfallen.
• Realitätsnahe Erfahrungen: Moderne Simulatoren bieten eine hohe Realitätsnähe in Bezug auf Flugzeugverhalten, Cockpit-Instrumente und Umweltbedingungen.
• Zugänglichkeit: Flugsimulatoren sind rund um die Uhr nutzbar und unabhängig von Wetterbedingungen oder Tageszeit.
• Feedback und Analyse: Viele Simulatoren bieten detaillierte Aufzeichnungen und Analysen der Flugleistung, um Schwächen zu identifizieren und zu verbessern.
• Anpassbarkeit: Simulatoren können für verschiedene Flugzeugtypen und spezifische Trainingsszenarien angepasst werden.
• Sicherheitstraining: Ideal für das Training von Verhalten in Notfallsituationen wie Triebwerksausfällen oder Systemfehlern, die in der Realität selten auftreten.

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