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Übersicht

Durch die Steuerungsanlagen werden die Kräfte am Flugzeug so verändert, dass es fällt oder steigt, dass es rollt bzw. dass es giert.

Die Steuerungsanlagen werden für ein Flugzeug vom Hersteller in ATA Kap. 27 beschrieben.

Die Steuerungsanlagen müssen so konstruiert sein, dass sie den Lufttüchtigkeitsforderungen der Zulassungsbehörden entsprechen.

Die Lufttüchtigkeitsforderungen sind in den FAR-Vorschriften enthalten:

Part 23

Lufttüchtigkeitsforderungen für Normal-, Nutz- und Kunstflugzeuge.

Part 25

Lufttüchtigkeitsforderungen für Verkehrsflugzeuge.

Die Einteilung der Steuerungsanlagen erfolgt in Hauptsteuerungsanlagen (primär) und Nebensteuerungsanlagen (sekundär).

Die Steuerung, die dem Flugzeug seine dreidimensionale Bewegung im Raum um die drei Achsen,

Längsachse,

Querachse

Hochachse,

ermöglicht, bezeichnet man als Hauptsteuerung.

Dazu zählen die Quersteuerung, die Höhensteuerung und die Seitensteuerung.

Zu den Nebensteuerungsanlagen (sekundär) zählen:

Trimmung,

Automatische Steuerungen,

Landeklappen,

Nasenklappen,

Vorflügel,

Geschwindigkeitsbremsen,

Störklappen.

Anforderung an eine Steuerung

Flugzeuge müssen sicher steuerbar und ausreichend wendig sein, und zwar

beim Start,

im Steigflug,

im Horizontalflug

im Bahnneigungsflug,

bei der Landung (mit und ohne Motorleistung sowie Flügelklappen ein- und ausgefahren).

Es muss möglich sein, ohne außergewöhnliche Geschicklichkeit, Wachsamkeit oder Kraftanstrengung des Flugzeugführers und ohne Gefahr des Überschreitens des sicheren Lastvielfachen und unter allen wahrscheinlichen Betriebsbedingungen (einschließlich des bei mehrmotorigen Flugzeugen bei plötzlichem Ausfall eines Motors normalerweise auftretenden Bedingungen) einen weichen Übergang von einem Flugzustand zum anderen (einschließlich Kurven- und Seitengleitflug) durchzuführen.

Wenn die Hand- und Fußkräfte des Flugzeugführers kritisch erscheinen, muss die Einhaltung der „Grenzwerte der Flugzeugführerkräfte“ durch quantitative Versuche nachgewiesen werden. Unter keinen Umständen dürfen die Grenzwerte der folgenden Tabelle überschritten werden.

Prinzip einer Steuerung

Für alle Arten einer Steuerung gelten die in der Blockdarstellung angegebenen Hauptbaugruppen.

Bedienorgane -------- Übertragungsbauteile -------- Ruderflächen

Bedienung

Die Forderungen an die Bedienung sind:

1. Die Betätigungskraft muss in den vorgeschriebenen Grenzen liegen.

2. Die Betätigungsrichtung muss zur Ausführung, d. h. zur Reaktion des Flugzeuges sinngemäß sein.

Auf die Funktion der einzelnen Bedienorgane wird bei den entsprechenden Abschnitten näher eingegangen.

Hier zunächst einmal nur ein Oberblick der verwendeten Bedienorgane:

Die Seitensteuerung

Bei allen Flugzeugen werden Pedale, die vorm Flugzeugführersitz liegen, für die Seitensteuerung benutzt

Linkskurve

Der Pilot drückt mit dem linken Fuß gegen das Pedal.

Das Seitenruder schlägt nach links aus.

Die Luftkraft drückt das Seitenruder und somit das Rumpfende nach rechts.

Das Flugzeug fliegt nach links.

Rechtskurve

Der Pilot drückt mit dem rechten Fuß gegen das Pedal.

Das Seitenruder schlägt nach rechts aus.

Die Luftkraft drückt das Seitenruder und somit das Rumpfende nach links.

Das Flugzeug fliegt nach rechts.

Die Quersteuerung

Für die Quersteuerung wird bei kleineren Flugzeugen der Steuerknüppel verwendet.

Wird der Steuerknüppel nach rechts bewegt oder das Steuerrad nach rechts gedreht, rollt das Flugzeug nach rechts bzw. bei Bewegung nach links umgekehrt.

Mit dem Querruder reguliert der Flugzeugführer die Querneigung des Flugzeuges, z. B. in der Kurve.

Durch Drehung des Steuerrades schlägt das eine Querruder nach oben, das andere nach unten aus.

Damit wird der Auftrieb an den beiden Flügeln ungleichmäßig, so dass der eine Flügel gehoben und der andere gesenkt wird.

Die Höhensteuerung

Die Höhensteuerung erfolgt durch das Drücken oder Ziehen der Steuersäule bzw. des Steuerknüppels.

Ziehen

Der Pilot zieht das Steuerrad samt Steuersäule zu sich heran, das Ruder schlägt nach oben aus.

Die Luftkraft drückt das Ruder und damit das Rumpfende nach unten.

Das Flugzeug steigt.

Drücken

Der Pilot drückt das Steuerrad samt Steuersäule von sich weg, das Ruder schlägt nach unten aus.

Die Luftkraft drückt das Ruder und damit das Rumpfende nach oben.

Das Flugzeug sinkt.

Die Trimmung

Für die Trimmung des Flugzeuges sind im Flugzeugführerraum am Bedienpult Trimmräder für die Trimmvorgänge um die 3 Flugzeugachsen eingebaut.

Sie sind entsprechend der Achsen angeordnet und ergeben beim Betätigen eine sinngerechte Reaktion des Flugzeuges.

Übertragung

Für die Übertragung der Kräfte zwischen den Bedienorganen und den Ruderflächen werden folgende Einrichtungen verwendet:

Seilzüge,

Stoßstangen,

Drehwellen,

Ketten.

Seilzüge

Anforderungen

Im Flugzeugbau wird der Seilzug am häufigsten für Kraftübertragungen benutzt (Steuerungsanlagen sowie Betätigung von Ventilen und Klappen).

Vorteile

Spielfreie Übertragung.

Gewichtssparende und problemlose Kraftumlenkung.

Hohe Sicherheit gegen Gewaltbruch und Dauerbruch.

Nachteile

Es können nur Zugkräfte übertragen werden.

Anforderungen

Alle Seile, Seilverbindungen, Spannschlösser, Spleiße und Seilrollen müssen einer anerkannten Bauart entsprechen.

Außerdem darf in der Quer-, Höhen- und Seitenruderanlage kein Seil mit einem Durchmesser von weniger als 3,2 mm (1 /8 inch) verwendet werden, müssen alle Seilzuganlagen so bemessen sein, dass im gesamten Bewegungsbereich über Betriebsbedingungen und Temperaturschwankungen keine unzulässige Änderung der Seilspannungen auftreten kann.

Muster und Größe von Seilrollen müssen zu dem Seil bei welchem sie Verwendung finden, passen. Seilrollen und Kettenräder müssen mit eng anliegenden Schutzeinrichtungen versehen sein, die verhindern, dass die Seile oder Ketten abspringen oder blockiert werden.

Alle Seilrollen müssen in der Seilebene liegen, so dass das Seil nicht an den Rillenflanken reiben kann.

Gleitführungen müssen so angeordnet sein, dass sie das Seil nicht mehr als drei Grad ablenken.

Spannschlösser müssen an Teilen, die eine Winkelbewegung ausführen, so befestigt werden, dass ein Verkanten über den ganzen Bewegungsbereich sicher verhindert wird.

Vorkehrungen für die Sichtkontrollen von Gleitführungen, Seilrollen, Endverbindungen und Spannschlössern müssen getroffen werden.

Herstellung von Seilzügen

Angeliefertes Seil

Die verschiedenen Seilarten werden als Meterware auf Trommeln aufgewickelt in nicht vor gerecktem Zustand angeliefert

Die Seilarten unterscheiden sich nach dem Werkstoff (die Seile bestehen aus Kohlenstoffstahl oder Chrom-Nickel-Stahl), der Machart und dem Nenndurchmesser.

Machart

Ein einfaches Drahtseil besteht aus Litzen. Die Anzahl der Litzen für im Flugzeugbau verwendete Drahtseile beträgt entweder 7 oder 19.

Das fertige Seil besteht aus 7 einfachen Drahtseilen mit 7 oder 19 Litzen.

Der Nenndurchmesser eines Seiles bezieht sich auf den max. Durchmesser.

Vorrecken

Um eine bleibende Längung der Seilzüge unter Last zu vermeiden, ist das Seil vorzurecken.

Recklast in der Größe der Prüflast unter Beachtung der zulässigen Belastungsgeschwindigkeit gleichmäßig aufbringen, Belastungsdauer 5 Minuten.

Das Seil darf bei Seillängen bis 30 m über eine bewegliche Umlenkrolle vorgereckt werden.

Aufwalzen der Seilschuhe

Seil in der ganzen Länge für den herzustellenden Seilzug auf lose Drähte, lose Litzen, Knicke, einwandfreie Oberfläche oder andere Fehler kontrollieren.

Seil sauber, glatt und rechtwinklig abschneiden.

Seil in die Bohrung der Seilschuhe bis zur vollen Tiefe einbringen.

Bei Grundbohrungen muß der Abstand Seilende - Boden Grundbohrung 1x Seildurchmesser sein, bei Durchgangsbohrungen soll das Seilende mit dem Ende des Seilschuhes bündig sein. Ein Zurückstehen des Seilendes im Seilschuh bis zu 1x Seildurchmesser ist zulässig.

Kontrolle der Einführungstiefe durch entsprechende Markierungen auf dem Seil (gilt hauptsächlich für Grundbohrungen).

Aufwalzvorgang

Maschinelles Aufwalzen

Seilschuh zwischen die Schlagbacken bringen, Walzvorgang nur so lange durchführen, wie es zur Erreichung des vorgeschriebenen Durchmessers und einer kreisrunden Form im verformten Teil des Seilschuhes erforderlich ist. Bei zu langem Walzen besteht die Gefahr einer Lockerung der Verbindung.

Aufwalzen mit Handgerät

Vorgeschriebenen Durchmesser mit möglichst wenigen Quetschvorgängen herstellen.

Zwischen den einzelnen Quetschvorgängen sind die Anschlussstücke jeweils 90° zu drehen.

Bei dem Aufwalzen der Seilschuhe darf nur der zylindrische Teil verformt werden, Sechskantstücke, Gabelenden, Augenstücke dürfen nicht mit verformt werden.

Prüfung von Seilzügen

Prüfung der Walzverbindung

Maßkontrolle der Seilschuhe auf Erreichung der vorgeschriebenen Durchmesser (Messlehre).

Sichtkontrolle der Seilschuhe (Tischleuchtlupe, 4-fach):

Es dürfen keine Risse, Kerben, sprunghafte Querschnittsveränderungen vorhanden sein.

Prüfung auf ausreichende Festigkeit der Verbindung

Alle Verbindungen zwischen Seil und Seilschuh müssen einer Zuglastprüfung unterzogen werden.

Hierbei ist die zugehörige, in einer entsprechenden Tabelle angegebene Prüflast unter Beachtung der zulässigen Belastungsgeschwindigkeit gleichmäßig aufzubringen.

Die Belastungsgeschwindigkeit wird in daN/s angegeben und sagt aus, wie schnell die Belastung gesteigert werden kann.

Belastungsdauer bei voller Prüflast: 5 Sekunden.

Anschließend langsam und gleichmäßig entlasten.

Wird bei dieser Zuglastprüfung ein Schlupf zwischen Seil und Seilschuh festgestellt (mit Hilfe einer vor der Prüfung auf dem Seil angebrachte Farbmarkierung), so bedeutet dies eine nicht ausreichende Festigkeit der Verbindung.

Dieser Seilzug ist entweder zu verschrotten bzw. das Seil nach Abschneiden der Seilschuhe für kürzere Seilzüge zu verwenden.

Verbindungen, die bei der Zuglastprüfung keinen Schlupf aufweisen, sind als gut anzusehen und mit einer Prüfplombe, die erst am Einbauort wieder entfernt werden darf, als geprüft zu kennzeichnen.

Längenkontrolle

Fertig gestellte Seilzüge (mit Seilschuhen auf beiden Seilenden) bei einer Belastung von etwa 20 % der jeweiligen Vorlast auf Länge kontrollieren.

Folgende Toleranzen sind zugelassen:

Seilschuhe können die oben abgebildeten Ausführungen haben:

a Gabel,

b Kettenanschluss,

c Kugel,

d Auge,

e Ende mit Innengewinde,

f Ende mit Außengewinde.

Seilbeschädigungen

Bei einer Seilzugkontrolle muss auf

Korrosion,

gebrochene Litzen und

Verschleiß,

geachtet werden.

Bereiche, in denen Korrosion zu erwarten ist, sind Batterieraum, Toiletten, Fahrwerksschächte, druckdichte Seildurchführungen.

Gebrochene Litzen werden durch starkes Biegen des Seiles herausgefunden.

Hinweis:

Gebrochene Litzen an einem eingebauten und gespannten Seil werden festgestellt, indem man mit einem Wolltuch das Seil abreibt.

Der Verschleiß eines Seils wird daran gemessen, wie weit eine Litze abgenutzt ist.

Bei einer Abnutzung von 50 % und mehr wird ein Seil unbrauchbar.

Beispiele

Beispiel eines Seilzuges mit dazugehörigen Bauteilen

Bei der abgebildeten Quersteuerung laufen die Seilzüge von den Handrädern unterhalb des Kabinenbodens bis zum Fahrwerkschacht.

Über Quadrante, Drehwellen und Stoßstangen wird die Bewegung auf Seilscheiben geleitet, welche die Seilzüge zur Betätigung der Querruder antreiben.

Seilrollen

Seilrollen finden als Stütz- und Umlenkrollen Verwendung. Sie sind im Flugzeug so angeordnet, dass sie in der Seilebene liegen.

Als Sicherheit gegen ein Abspringen des Seiles dienen in diesem Fall eng anliegende Bolzen.

Beurteilung von Seilrollen

Spannschlösser

Nachdem die Spannschlösser richtig eingestellt worden sind, müssen sie gesichert werden.

Es gibt verschiedene Sicherungsarten.

Die Abbildung zeigt zwei verschiedene Möglichkeiten.

Die Patentsicherung mit so genannten CLIPS ist die bei modernen Flugzeugen am häufigsten angewendete.

Die ältere Art der Spannschlosssicherung ist die mit Sicherungsdraht

Man unterscheidet hierbei die Möglichkeit mit zwei Drähten und die mit einem Draht.

Gleitführungen

Gleitführungen haben die Aufgaben:

Seilführung und Abstützung,

druckdichte Seilführung durch ein Druckschott.

Zu 1. Die Gleitführungen sind aus Kunststoff. Sie sind geschlitzt oder zweiteilig ausgeführt, so dass ein problemloses Auswechseln möglich ist.

Druckdichte Seildurchführung rechtwinklig zum Druckschott.

Druckdichte Seildurchführungen in Form einer Kugel für winklige Seildurchführungen.

Krafteinleitung in einen Seilzug

Die Krafteinleitung in einen Seilzug oder von einem Seilzug z. B. in eine Ruderbewegung erfolgt in den meisten Fällen über einen Seilquadrant.

Weiterhin finden Seiltrommeln bzw. Seilscheiben Anwendung.

In beiden Fällen wird sichergestellt, dass bei einer Seilbewegung die Seilspannung konstant bleibt (gleichbleibender Hebelarm).

Der Seilquadrant ist auf einer Drehwelle mit Hebel gelagert

Der Seilzug endet an dem Quadranten und ist gegen Herausspringen gesichert.

Der Seilquadrant ist in der Flügelstruktur gelagert und überträgt die Seilbewegung über eine Stoßstange auf ein Ruder.

Eine formschlüssige Kraftübertragung wird dadurch gewährleistet, dass das ankommende Seil am Quadrant endet und das weiterlaufende Seil am Quadrant beginnt.

Quadrant mit selbsttätigem Seilspanner

Eine besondere Quadrantenart ist mit einem selbsttätigen Seilspanner ausgestattet.

Dieser sorgt dafür, dass bei allen Betriebsbelastungen und Betriebstemperaturen eine korrekte Seilspannung erhalten bleibt.

Gerade bei langen Seilzügen ist die Änderung der Seilspannung durch Temperaturschwankungen recht beachtlich.

Es liegt vorwiegend daran, dass Aluminium und Stahl unterschiedliche Temperaturausdehnungskoeffizienten haben.

Sobald die Flugzeugzelle beim Flug in z. B. großen Höhen abkühlt, wird die Seilspannung geringer (die Flugzeugzelle aus Aluminium zieht sich mehr zusammen als der in ihr gespannte Seilzug).

Daraus resultiert auch die Vorschrift zum Kontrollieren und Einstellen von Seilspannungen.

Die Vorschrift besagt, dass sich ein Flugzeug über einen gewissen Zeitraum in gleich bleibender Temperatur befinden muss, bevor Seilspannungen kontrolliert bzw. eingestellt werden.

Seilspanner

Die Seilspanner sorgen für eine konstante Seilspannung des entsprechenden Seilsystems.

Jeder Seilspanner besteht aus zwei Quadrantenhälften mit gemeinsamer Drehachse, aus einer Führung mit Kreuzkopf, Federn und Zugstangen.

Der Kreuzkopf lässt sich auf der Führung frei bewegen, wenn keine Steuerkräfte da sind.

Der Kreuzkopf ist feder belastet und überträgt die Kraft durch Zugstangen auf die jeweiligen Quadrantenhälften.

Dadurch werden die Seile mit einer bestimmten Spannung gehalten.

Solange die Belastung der beiden Seilenden eines Seilsystems gleich ist, kann bei einer Längenänderung der federbelastete Kreuzkopf die Seilspannung ausgleichen.

Sobald aber eine Steuerbewegung über ein Seilsystem übertragen wird, zieht nur ein Seil.

Dadurch verkantet sich der Kreuzkopf auf der Führung und stellt somit eine nicht federnde Übertragung her.

Die Seilspannung kann auf einer Skala an der Führung mit Kreuzkopf abgelesen werden.

Beim Einstellen und Kontrollieren muss auf gleichmäßige Seilbelastung geachtet werden.

Beispiel

Kaltes Flugzeug

Die Flugzeugzelle hat sich weiter zusammengezogen als das in ihr gespannte Stahlseil.

Die dadurch entstandene Längendifferenz wurde vom Seilspanner ausgeglichen.

Die Federn drücken gegen den Kreuzkopf.

Die Federkraft wird über Zugstangen auf die Quadrantenhälften übertragen, so dass das Seil gespannt bleibt.

Warmes Flugzeug

Die Flugzeugzelle hat sich weiter gedehnt als das in ihr gespannte Stahlseil.

Der Seilspanner ermöglicht ein Nachgeben.

Über den gleichmäßigen Seilzug werden die Federn zusammengedrückt.

Die Zugstangen übertragen die Bewegung der Quadrantenhälften auf den Kreuzkopf.

Steuerung

Bei der Steuerung gelangt die Steuerbewegung über einen Hebel auf die Führung.

Die Führung überträgt die Bewegung auf den Kreuzkopf, der sie über die untere Stoßstange auf die untere Quadrantenhälfte weiterleitet.

Das untere Seil wird somit gezogen.

Durch diese einseitige Zugbelastung verkantet sich der Kreuzkopf auf der Führung und verklemmt (Prinzip einer Schraubzwinge).

Zusammenfassung

Immer wenn die Seilspannung des oberen und unteren Seiles gleich ist, gleicht der Seilspanner Längenänderungen aus, z.B. bei Temperaturänderungen.

Immer wenn nur ein Seil belastet wird, z.B. bei Steuerung, verklemmt sich der Kreuzkopf auf der Führung.

Seiltrommel

Von einer Seiltrommel bzw. Seilscheibe wird eine Drehbewegung (z.B. Betätigen eines Trimmrades) in eine Seilbewegung übertragen.

Bei einer Seiltrommel muß sichergestellt sein, dass das Seil bei max. Drehbewegung frei laufen kann.

Die Anzahl der Umschlingungen des vorderen und hinteren Seiles müssen laut Arbeitsanweisung eingehalten und kontrolliert werden.

Stoßstangen

Stoßstangen werden vorwiegend für die Betätigung von Rudern, Klappen, Ventileingängen benutzt.

Als Kraftübertragung über größere Strecken finden die Stoßstangen nur in geringem Maße Anwendung.

Vorteile

Sie können Zug- und Druckkräfte übertragen.

Durch Verwendung von Kugelgelenken können Stoßstangen geringe Schwenkbewegungen ausführen.

Nachteil

Eine spielfreie Kraftübertragung ist bei Stoßstangen nur schwer realisierbar.

Um diesen Nachteil zu umgehen, werden meistens zwei Stoßstangen parallel angeordnet, welche gegeneinander etwas verspannt sind.

Stoßstangen sind am Ende mit Innen- oder Außengewinde versehen.

Die geschraubten Gelenke müssen eine Mindesteinschraubtiefe haben.

Sie wird über die so genannte Kontrollbohrung geprüft.

Beim Anziehen der Kontermutter muss darauf geachtet werden, dass sich das Gelenk nicht verdreht und im Bereich A (s. Bild) klemmt.

Das Gelenk muss über den ganzen Betätigungsspielraum frei gehen.

Das nächste Bild zeigt ein Hilfswerkzeug, das beim Anziehen der Kontermutter Verwendung findet.

Stoßstangengelenk mit sphärischer Kugellagerung. Der Verbindungsbolzen ist zweiteilig ausgeführt.

Eine spezielle Ausführung von Stoßstange besitzt an einem Ende ein Links- und am anderen ein Rechtsgewinde.

Dadurch ergibt sich beim Drehen der Stoßstange eine Längenänderung, wodurch das Justieren einer Übertragung einfach durchführbar ist.

Beispiel einer Stoßstangenanordnung

Diese Stoßstangenanordnung stellt die Seitensteuerung eines Großraumflugzeuges dar.

Die doppelte Stoßstangenanordnung ermöglicht eine spielfreie Kraftübertragung.

Außerdem bleibt die Anlage beim Bruch einer Stoßstange funktionsfähig.

Drehwellen

Man unterscheidet zwei Arten von Drehwellen:

Drehwelle, die eine Schwenkbewegung weiterleitet,

Drehwelle, die rotierende Bewegungen weiterleitet

Schwenkbewegung

Diese Drehwelle überträgt die Eingangsbewegung auf drei Ausgangsbewegungen.

Sie sind in verschiedenen Ebenen angeordnet.

Rotierende Bewegung

Drehwellen, die rotierende Bewegungen weiterleiten, werden z. B. überall dort verwendet, wo von einem zentralen gespannt Antrieb mehrere einzelne Betätigungen angetrieben werden sollen.

Beispiel

Ein Landeklappenantrieb befindet sich im Rumpf.

Ein Wellensystem betätigt über Umlenkgetriebe und Antriebsspindeln die Klappen.

Die einzelnen Drehwellen sind durch Gelenke miteinander verbunden, weiche

eine Schwenkbewegung zulassen (Kardangelenk) und

eine geringe Längenveränderung ermöglichen (Längsverzahnung).

Diese beiden Forderungen müssen erfüllt werden, damit bei einer Flügeldurchbiegung ein einwandfreier Antrieb möglich bleibt.

Ketten

Ketten finden bei Kraftübertragungen mit geringen Betätigungsgeschwindigkeiten Anwendung.

Beispiel

Antrieb einer Trimmung

Die Kraftübertragung erfolgt durch einen Kettenantrieb.

Die umlaufende Kette wird über einen Kettenspanner gespannt.

Abdeckung verhindert das Abspringen der Kette

Die besondere Ausführung der Kettenglieder soll einen falschen Ketteneinbau verhindern

Steuerruder

Allgemeines

Eine Steuerung muss so bemessen sein, dass ein Flugzeug bei allen Flugzuständen sicher steuerbar ist.

Die Ruderwirkung ist von verschiedenen Größen abhängig:

Spannweite des Ruders S_r,

Tiefe des Ruders l_r,

Verhältnis Rudertiefe zur Profiltiefe l/l_r

Ausschlagwinkel

Geschwindigkeit

Der Ausschlagwinkel liegt bei Ruder und bei Klappen immer zwischen der Profilsehne und der Ruderprofilsehne bzw. zwischen der Ruderprofilsehne und Klappenprofilsehne.

Die max. Ruderausschläge sind durch feste Anschläge begrenzt

Sie sind entweder justierbar oder fest eingebaut.

Bei Rudern mit hydraulischen Dämpfern oder mit hydraulischen Kraftverstärkern liegen die Anschläge meistens im Innern der Zylinder.

Zur Kontrolle der Ruderausschläge werden folgende Messverfahren benutzt:

Messen mit Universalwinkelmesser, Messen mit einer Messlehre,

Messen des Abstandes Ruderhinterkante bis zur Nullmarkierung.

Messen mit Scherenwinkelmesser.

Die Messung kann direkt abgelesen werden.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Ausschläge elektrisch auf einen Monitor zu leiten.

Daraus ergibt sich die Möglichkeit, mehrere Ruderausschläge an einer zentralen Stelle ablesen zu können, was bei Einstellungen und Oberprüfungen bei größeren Flugzeugen vom Vorteil ist.

Die dritte Messung der Ruderausschläge durch Auflegen eines Winkelmessers ist bei kleinen Flugzeugen die gebräuchlichste.

Bei Grundeinstellungen werden diese Messlehren angewendet. Sie werden an dafür vorgesehene Punkte angeschraubt.

Bei Seitenrudern, wo das Anbringen eines Winkelmessers oft nicht möglich ist, wird der Ausschlag von einer Nullmarkierung ausgehend gemessen.

Beispiel einer Ruderlagerung

Beispiel für das Festlegen der Nullmarkierung bei einem Kleinflugzeug

Ruderausgleich

Ruderausgleich ist einerseits notwendig, um das Flattern der Ruder zu verhindern, andererseits soll er das Betätigen eines Ruders erleichtern.

Es wird bei den Rudern zwischen dem aerodynamischen Ausgleich und dem Gewichtsausgleich unterschieden.

Aerodynamischer Ausgleich

Die Ruder werden aerodynamisch ausgeglichen, um die Kraft zum Betätigen der Ruder zu verringern, besonders dann, wenn die Ruderdrücke bei großen Flugzeugen sehr groß werden.

Man kann dies auf verschiedene Arten durchführen.

Hornausgleich

Bei den gezeigten Einrichtungen ist jeweils ein Teil des Hauptruders vor dem Drehpunkt des Ruders angeordnet Die Luft, die bei ausgeschlagenem Ruder auf diese Fläche trifft, wird benutzt, um das ganze Ruder in die Richtung des gewollten Ausschlages zu drehen.

Aerodynamischer Ruderausgleich

Bei diesem Ruderausgleich wird der Raum vordem Ruder in zwei druckdichte Kammern unterteilt.

Der unterschiedliche statische Druck auf der Ober- und Unterseite wirkt auf die Trennfläche, so dass eine Kraft entsteht, die den Ruderausschlag unterstützt.

Gewichtsausgleich

Ruder und Klappen erhalten einen Gewichtsausgleich, um das Flattern zu verhindern.

Der Ausgleich erfolgt durch Anbringen von Gewichten vor der Ruderdrehachse, um die Masse des Ruders bzw. der Klappe selbst zu kompensieren.

Ein Ruder ist statisch ausgeglichen, wenn der Schwerpunkt auf der Ruderdrehachse liegt.

Beispiel

Gewichtsausgleichsmethoden am Höhenruder

Das Ausgleichsgewicht, ist an einem Hebelarm weit vor der Drehachse angebracht.

Daraus ergibt sich der Vorteil einer Gewicht sparenden Ausführung.

Der Nachteil dieser Ausführung liegt darin, dass ein mögliches Schwingen bzw. Flattern des Ruders durch ein zentral angeordnetes Ausgleichsgewicht schlecht gedämpft wird.

Ausführungsbeispiele

Querruder eines Großraumflugzeuges

Auch hier befindet sich das Ausgleichsgewicht an einem Hebelarm.

Aufgrund des hohen Querrudergewichtes hat man die Ausgleichsgewichte auf fünf Hebelarme verteilt.

Der Nachteil dieser Anordnung liegt darin, dass bei einem Ruderausschlag nach oben die Hebelarme nach unten heraustreten und die Luftströmung stören.

Sie wird gerade in dem Bereich gebremst, wo sie sich eigentlich beschleunigen sollte.

Der Vorteil besteht aber darin, dass durch diese Anordnung der Hebelarme die Ausgleichsgewichte leichter ausfallen, so dass das Gesamtgewicht geringer ist.

Die Gewichte bestehen aus möglichst schweren Metallen: Eisen, Wolfram, Uranium.

Beim Umgang mit Ausgleichsgewichten aus Uranium sind besondere Vorschriften zu beachten:

Es darf nur ein Gewicht zur Zeit getragen werden.

Es muss auf einwandfreien Farbanstrich geachtet werden (die Spezialfarbe schirmt die noch vorhandene Reststrahlung des Uranium ab).

Ausgleichsgewichte auf der Rudernase

Durch diese Anordnung wird das Ruder über die ganze Länge am besten ausgeglichen.

Beim Ruderausschlag treten diese Gewichte nicht aus dem Flügel hervor.

Diese Art von Gewichtsausgleich wird am häufigsten angewendet.