Flugsteuerung

Jedes Flugzeug besitzt einen mehr oder weniger hohen Grad von Eigenstabilität. Um die Längsachse wird dies erreicht durch leichte Schrägstellung der Flügel nach oben, der sog. V-Form. Bewegungen um die Hoch- und Querachse werden durch die zum Leitwerk gehörenden und über einen langen Hebearm wirkenden Höhen- und Seitensteuerflossen stabilisiert. Um die Flugzeugnase nach links oder nach rechts zu bewegen, Drehung um die Hochachse, drückt der Pilot mit seinen Füßen auf das linke oder das rechte Seitenruderpedal. Drückt er z. B. rechts, so wird das hinter der Seitensteuerflosse beweglich angebrachte Seitenruder nach rechts ausgeschlagen. Der auftretende Luftstrom drückt das Flugzeugheck nach links und die Flugzeugnase wandert nach rechts. Am Boden dienen die Seitensteuerpedale zur Betätigung der Radbremsen.
Genau gleich ist die Wirkungsweise des Höhensteuers. Durch Ziehen an der Steuersäule wird das Höhenruder nach oben bewegt, der Luftstrom drückt das Flugzeugheck nach unten und die Nase kommt hoch (Bewegung um die Querachse). Durch Drücken bewegen wir das Höhenruder nach unten, das Heck geht hoch und die Nase tief.
Die Bewegung um die Längsachse steuern wir mit Hilfe der an den Austrittskanten der Flügelenden angebrachten Querruder oder Verwindungsklappen. Drehen wir das an der Steuersäule angebrachte Steuerrad (bzw. die Säule selbst) nach links, so bewegt sich das Querruder am linken Flügel nach oben und drückt den Flügel nach unten. Gleichzeitig schlägt das rechte Querruder nach unten aus, wodurch der rechte Flügel nach oben gedrückt wird. Das Flugzeug neigt sich also nach links und umgekehrt, wenn wir unser Steuer nach rechts drehen (ziehen).
Alle Steuerbewegungen haben eine sinngemäße entsprechende Bewegung zur Folge:

 
Druck auf rechtes Seitensteuerpedal:       Nase geht rechts
Druck auf linkes Seitensteuerpedal:         Nase geht links
Ziehen an der Steuersäule:                         Nase geht hoch
Drücken an der Steuersäule:                      Nase geht tief
Steuer nach links drehen (drücken):        Flugzeug neigt sich links
Steuer nach rechts drehen (drücken):      Flugzeug neigt sich rechts

 

Im Gegensatz zu den in großen Verkehrsflugzeugen üblichen Steuersäule mit Rad wird bei kleineren Sportmaschinen immer noch der ältere nach allen Seiten bewegliche sog. Steuerknüppel verwendet.
Kurven werden nicht mit Hilfe des Seitenruders, sondern mit Hilfe der Querruder geflogen. Wie beim Velofahren, so neigt man auch ein Flugzeug nach links oder rechts, um dann automatisch eine entsprechende, sauber geflogene Kurve zu erhalten. Dabei entsteht eine gewisse Zentrifugalkraft, die aber senkrecht zum Kabinenboden wirkt, so daß wir auch im schräggestellten, kurvenden Flugzeug normal stehen können.
Diese Zentrifugalkraft oder Beschleunigung bewirkt lediglich, daß wir etwas mehr als unserem normalen Gewicht (1 G) gegen den Fußboden gedrückt werden. Bei den üblicherweise mit einem Verkehrsflugzeug geflogenen Kurven bleibt dies jedoch in sehr bescheidenen Grenzen und übersteigt kaum je 1,2 G. Eine 60 kg schwere Hosteß würde bei dieser Beschleunigung also 1,2*60, d. h. mit 72 kg Gewicht gegen den Boden gedrückt. Höhere Beschleunigungen treten beim Akrobatikfliegen oder beim Fliegen mit Militärmaschinen auf, wo Werte von 6-8 G (teilweise auch mehr) erreicht werden. Um das dabei auftretende Absacken des Blutes aus dem Gehirn zu vermindern, tragen Militärpiloten sog. G-Anzüge. Würde man eine Kurve mit dem Seitenruder fliegen, so erhielten wir eine Beschleunigung nach außen, das heißt, alles würde gegen eine Seitenwand gedrückt, was in der Kabine eines Verkehrsflugzeuges ein kaum vorstellbares Durcheinander ergebe. Das Seitenruder dient vielmehr zum Geradehalten des Flugzeuges bei Start und Landung, speziell bei Seitenwind. Ebenso wenn durch Motorausfall (bei mehrmotorigen Maschinen) der Vortrieb unsymmetrisch, d. h. einseitig wird. Bei kleiner Fluggeschwindigkeit sind die Steuerausschläge verhältnismäßig groß, mit zunehmender Geschwindigkeit werden sie kleiner.
Zur Unterstützung und Vereinfachung der Steuerung eines Flugzeuges wurden eine Reihe von untergeordneten Steuerelemente erfunden. Bei Seiten-, Höhen- und Querruder werden Trimmruder zur Einstellung des Gleichgewichts (oder der Trimmung) des Flugzeuges benutzt. Der Pilot wird somit in die Lage versetzt seine Steuer für jede gewünschte Fluglage druckfrei zu trimmen. Hat das Flugzeug z. B. die Tendenz, beständig etwas nach links zu hängen, so dreht der Pilot das Querrudertrimmrad etwas nach rechts, bis die Fluglage normal ist. Spreizklappen an den Tragflügelhinterkanten und Schlitze an den Tragflügelvorderkanten dienen zur Erhöhung des Auftriebes beim Start oder dem Rücktrieb bei der Landung. Störklappen sind Flächen, die normalerweise in den Tragflächen versenkt sind, aber aufgestellt werden können, um dem Luftstrom eine flache Fläche entgegenzusetzen und den Auftrieb der Tragfläche zu stören (ähnliche Flächen sind die Landeklappen).

Bei der herkömmlichen Flugsteuerung übernehmen die Fußpedale das Seitenruder, während eine mittlere Steuersäule Höhenruder und Querruder betätigt.
Erklärung der obigen Zeichnung: 1 Steuersäule, 2 Querruder, 3 Seitenruderpedale, 4 Seitenruder, 5 Höhenruder

Diese Steuersäule zur Flächenverwindung wurde für den Star Eindecker von 1911 benutzt. Anfänglich wollte man die Quersteuerung der Maschine durch Differentialsteuerung der kreuzförmigen Höhen- und Seitenruder bewerkstelligen. Das System wird heute bei Angriffsflugzeugen und Aufklärern, wie Jaguar und Vigilante, erfolgreich eingesetzt. Erklärung: 1 Steuerrad zur Flächenverwindung, 2 Gashebel, 3 Flügelseil, 4 Höhenruderseil

Zentrales Steuersystem des Blackburn Eindeckers von 1911. Flächenverwindung, Höhen- und Seitenruder wurden durch die Bewegung des gleichen Steuerrades betätigt. Erklärung: 1 Kardangelenk, 2 zum Höhenruder, 3 zum Seitenruder, 4 zum Flügel, 5 Kipphebelachse

Steuerung des Wright Flyer
Das System zur Flächenverwindung der Wright Flyer von 1903 hatte zwei Seile, die vom Pilotengestell über zwei Hebel verliefen. Ein Seil führte zum oberen Ende der äußeren hinteren Steuerbord-Flügelstrebe und eines zum oberen Ende der Backbordstrebe. Die unteren Enden der Außenstrebe waren durch ein getrenntes Zusatzseil miteinander verbunden. Diese Zusatzseil verlief nach oben und über die Rollen, die mit den oberen Enden der beiden Mittelstreben verbunden waren. Um eine Backbordkurve zu fliegen wurde das Pilotengestell nach Backbord gedreht. So wurde das Backbordseil angezogen, das die oberen Steuerbordstrebe betätigte, und der äußere Teil der Flügelhinterkante des oberen Steuerbordflügels wurde nach unten gezogen. Die Strebe drückte den unteren Flügel ebenso nach unten. Gleichzeitig wurde bei diesem Wölbungsvorgang des Steuerbordflügels das Zusatzseil angezogen (das die unteren Enden der äußeren Streben verband) und die äußere Backbordstrebe automatisch nach oben gezogen. Auf diese Weise erhielt man eine negative Wölbung auf der Backbordseite und dem unteren Backbordflügel. Bei späteren Modellen wurde das Pilotengestell durch von Hand zu bedienende Steuerhebel ersetzt. Erklärung: 1 Rolle, 2 Zusatzwölbungsseil, 3 Steuerseil der Hauptflächenverwindung, das mit dem Pilotengestell verbunden war

Das vordere Höhenruder der Gebrüder Wrigth samt Steuerung. Der Pilot hielt den Hebel in der linken Hand (Erklärung der rechten Zeichnung: 1 Hebel).

 

 

 

 

 

 

 

Die Kombination der Seitenrudersteuerung und der Flächenverwindung war eine ausgezeichnete Entwicklung der Gebrüder Wright. Zunächst wurden die Steuerungen miteinander verbunden, so daß sich die Seitenruder automatisch nach links bewegten, wenn die Maschine eine Linkskurve flog. Später änderte man die Steuerung, wie in der Abbildung zu sehen ist, um eine getrennte oder beliebige Kombination von Steuerbewegungen zu ermöglichen. Eine Bewegung zur Seite wölbte die Flügel, und Bewegungen nach vorne bzw. hinten steuerten das Seitenruder.

Erklärung der linken Zeichnung:

1 Steuerhebel, 2 Seitenruder, 3 Flächenverwindungsseil.