Wodurch bleiben einmotorige Flugzeuge stabil?

Ich stelle mir so einen kleinen Flieger vor, der von nur einem Propeller angetrieben wird und um seine Längsachse gegen die Bewegungsrichtung seiner Luftschraube rotieren müßte. Dieser Effekt sollte doch eigentlich nur verhindert werden können, daß die Luftwiderstände der Tragflächen asymmetrisch angeordnet werden. Obendrein müßte diese „Voreinstellung“ ähnlich einer Landeklappe variabel sein; sie müßte sich automatisch der Drehzahl des Propellers anpassen. Alternativ dazu müßte der Pilot permanent gegensteuern. Aber von beidem habe ich noch nichts gehört.
Bei einem Hubschrauber ist das Ganze klar. Immerhin hat der hinten noch einen zweiten Rotor, der kräftig zur Seite pustet. Aber ein Flugzeug…?

Mache ich einen Denkfehler???

Otto

Ich stelle mir so einen kleinen Flieger vor, der von nur einem
Propeller angetrieben wird und um seine Längsachse gegen die
Bewegungsrichtung seiner Luftschraube rotieren müßte. Dieser
Effekt sollte doch eigentlich nur verhindert werden können,
daß die Luftwiderstände der Tragflächen asymmetrisch
angeordnet werden. Obendrein müßte diese „Voreinstellung“
ähnlich einer Landeklappe variabel sein; sie müßte sich
automatisch der Drehzahl des Propellers anpassen. Alternativ
dazu müßte der Pilot permanent gegensteuern. Aber von beidem
habe ich noch nichts gehört.
Bei einem Hubschrauber ist das Ganze klar. Immerhin hat der
hinten noch einen zweiten Rotor, der kräftig zur Seite pustet.
Aber ein Flugzeug…?

Hallo Otto
es gibt einen grundsätzlichen Unterschied, beim Hubschrauber sorgt der Rotor für Auftrieb und Bewegung, beim Flugzeug erzeugen die Tragflächen den Auftrieb, der Propeller ist nur für den Antrieb erforderlich, das Flugzeug fliegt ja auch weiter, wenn man den Motor abschaltet, versuch das mal bei einem Hubschrauber :wink:.
Ist wie eine Einkaufstasche, die baumelt am Arm hin und her und fällt runter, wenn man losläßt, ein Einkaufswägelchen mit Rollen fährt stabil.
Gruß
Rainer

Trotzdem haben wir Kraft und Gegenkraft
Der Propeller dreht sich schließlich nicht freiwillig und muß gegen den Luftwiderstand rotieren. Ihm wird Energie zugeführt, welche über die Antriebswelle rückwärts gegen das Flugzeug wirkt und versuchen sollte, dieses in Rotation zu versetzen. In direkter Abhängigkeit zu den Masseverhältnissen verhalten sich die Rotationsgeschwindigkeiten umgekehrt proportional zueinander.
Sagen wir mal: Masse des Rotors = 10 kg, Restmasse des Fliegers = 1000 kg; Verhältinis 1:100; macht der Propeller also 1000 Umdrehungen pro Minute, müßte der Flieger währenddessen 10 komplette Rollen gegen den Drehsinn des Propellers vollführen.
Das macht er aber nicht. Wieso nicht?

Otto

Fliegers = 1000 kg; Verhältinis 1:100; macht der Propeller
also 1000 Umdrehungen pro Minute, müßte der Flieger
währenddessen 10 komplette Rollen gegen den Drehsinn des
Propellers vollführen.
Das macht er aber nicht. Wieso nicht?

Tja, Otto,
wenn’s denn nur die Masse wäre magst Du natürlich recht haben. Aber soweit ich mich erinnere hat ein Flugzeug ja außerdem noch zwei Tragflächen und ein meist dreiteiliges Leitwerk (Höhen- und Seitenruder) und die bringen mit ihren Flächen ja doch einen gewissen Lufwiderstand auf der diesem „Gegendrehen“ ausreichend Widerstand bietet.
Den Effekt, den Du meinst, kennt man als Torque-Effekt. Dazu kannst Du Dir vielleicht diese Seite hier ansehen, die das gut erklärt: http://www.va-trainingscenter.ch/kurse/theorie/aerod…
Grüße
Eckard.

Kurze Anmerkung zum geradeaus Flug bei Einmotorigen Flugzeugen:
bei der Konstruktion der Flugzeuge wird der Motor nicht genau paralell zur Längsachse eingebaut.Er wird, wie auch eventuell das Seitenleitwerk, mit einem Winkel zur Längsachse eingebaut.
MfG
HP

Das war mir völlig neu - danke! (owT.)
-:smile:

Der Propeller dreht sich schließlich nicht freiwillig und muß
gegen den Luftwiderstand rotieren. Ihm wird Energie zugeführt,
welche über die Antriebswelle rückwärts gegen das Flugzeug
wirkt und versuchen sollte, dieses in Rotation zu versetzen.

für eine Rotation reichen die Kräfte nicht, der Luftwiederstand der Tragflächen ist zu hoch, es kommt zu einer Linksdrehung.
Ein zusätzliches Drehmoment wird durch den Luftstrom des Propellers erzeugt, der sich spiralförmig nach hinten bewegt, bei einem rechtsdrehenden Propeller wird das Seitenleitwerk auf der linken Seite stärker angeströmt.
Das kann man durch eine Schränkung des Leitwerks nach links ausgleichen, achte mal darauf, das sieht man ganz gut.
Gruß
Rainer

Hallo !
Der Flugzeugauftrieb ist ein dynamisches Phänomen.

Ein Flugzeug benötigt, um fliegen zu können, eine der Erdanziehung entgegengerichtete Kraft, da es ja schwerer als die umgebende Luft ist.
Die wichtigste Voraussetzung dafür sind die Tragflügel. Ihre Form und vor allem ihre leichte Neigung nach oben ermöglichen den so genannten Auftrieb. Diese beiden Faktoren, Form und Neigung, bestimmen, wie die Luft um die Tragfläche strömt. Die höhere Geschwindigkeit führt zu einem geringeren Druck oberhalb der Tragfläche (Bernouilli-Effekt).
Der Flügel wird dann sozusagen nach oben gesaugt. Auf diese Weise entsteht der Auftrieb, der die Flugzeuge in der Luft hält.
Allgemein wird die höhere Geschwindigkeit der Luftteilchen an der Oberseite mit dem längeren Weg erklärt. Wichtig ist aber wohl vor allem der so genannte Anfahrwirbel. Bei Beginn der Bewegun, also schon beim Anfahren des Flugzeugs, löst sich die Luft-Grenzschicht an der Hinterkante vom Flügel ab und wickelt sich zum Anfahrwirbel auf.
Nach dem Gesetz der Drehimpulserhaltung muß sich zum Ausgleich um die Tragfläche eine Zirkulation von entgegengesetzt gleicher Wirbelstärke ausbilden. Nach Entfernen des Anfahrwirbels stellt sich am Flügel ein stationärer Zustand ein, der den Auftrieb möglich macht. Ein kleiner Wirbel beim Start setzt also das Phänomen des Auftriebs in Gang.
Der Flugzeugauftrieb ist ein dynamisches Phänomen. Deshalb ist bei jedem Flugzeug eine gewisse Mindestgeschwindigkeit notwendig. Beim Unterschreiten dieser Geschwindigkeit wird der Flügel nicht mehr glatt umflossen und die Strömung reißt ab. Das Flugzeug hat dadurch nicht mehr den nötigen Auftrieb und stürzt ab. Beim Landen wird absichtlich die Luftströmung durch das Ausfahren der Landeklappen unterbrochen, die die dahinter liegende Strömung inUnordnung bringen. Dadurch verringert sich sich kontrolliert die Geschwindigkeit für den Landevorgang. Allerdings muß der Pilot darauf achten, daß diese nicht unter die Mindestgeschwindigkeit fällt.

Der Propeller drückt die Luft für den Schub immer gleichmäßig um 360° nach hinten, so daß es nicht zu einem einseitigen Schub kommt und die Schubpropeller sind nicht vergleichbar mit dem Fahrpropeller eines Hubschraubers. Hier besteht theor. und praktisch die Möglichkeit, daß die Turbine die Kabine dreht. Beim Flugzeug wird das durch die Leitflächen verhindert, die ab Abheben ihre Arbeit verrichten.
Ein Schiff, von einem Propeller angetrieben, hat immer den Drang, seitlich wegzukippen. Das wird durch Ballast und Gegensteuern ausgeglichen. Bei der viel höheren Geschwindigkeit des Flugzeugs wirkt hier die hintere Leitfläche stabilisierend.

Gruß Max

Hallo !

Hier noch ein Artikel aus einem techn. Lexikon :

Zur Aufrechterhaltung der Querstabilität (Frage!!!) gegen seitl. Kippen, ist ferner eine leichte V-Stellung der Tragflächen notwendig.
Bei Drehung des Flugzeugs um die Längsachse wird die Projektion der sich senkenden Tragfläche auf die Ebene größer, ihr effektiver Auftrieb nimmt zu, der Auftrieb der sich hebenden Tragfläche ab, das Flugzeug wird in Normallage zurückgedreht.
Eine senkrecht stehende Stabilisierungsfläche am Rumpfende (Seitenleitwerk) hält die Längsachse des Flugzeugs gegen die Luftströmung gerichtet.

Gruß Max

1 Like

Hallo

Das ist so nicht ganz korrekt. Bei Modellflugzeugen werden (oder sollen) die Motoren mit dem sogenannten „Seitenzug“ eingebaut. Damit werden die durch den Motor entstehenden Kräfte kompensiert (bei korrektem Einfliegen).
In der „manntragenden Zunft“ aber ist der Motor nicht, oder nur sehr grob) seitlich ausgerichtet. Bei allen mir bekannten Typen wie Cessna, Piper, Robin usw. ist es ein kleines Blech am Seitenruder, mit dem das auftretende Schiebemoment ausgeglichen wird. Dieses Blech wird einfach so „krumm geschlagen“ damit im Reiseflug (!) das Flugzeug geradeaus fliegt. In allen anderen Flugzuständen muss der Pilot selbst gegensteueren! Es heisst deshalb nicht umsonst, das ein guter Pilot einen kräftigen rechten Fuss hat :smile:)
(Bin selbst Pilot und Modellflugpilot)

Gruss
Christian

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Hallo Otto,

nein, einen Denkfehler machst Du da nicht. Es muss prinzinpiell ein Ausgleichsmoment um die Flugzeuglängsachse zur Kompensation des Propellerantriebsmoments geschaffen werden.

Bei den üblichen kleinen Privatfliegern sind die Leistungen (und damit die Momente) allerdings so gering, das dafür nichts extra konstruiert werden muss, es geht sozusagen „im allgemeinen Rauschen“ unter und sind so gut wie nicht spürbar. Gerade der Propellerwirbel erzeugt z.B. eine ungleiche Auftriebsentwicklung auf der linken und rechten Fläche und damit ebenfalls ein geringes Rollmoment, so daß eine hundertprozentige Symmetrie ohnehin nicht herrscht.

Ein Thema war das schon eher bei Weltkrieg 2-Jagdfliegern, bei denen zum Schluss über 1.500 PS über die eine Luftschraube ging, da musste man beim Gas geben schon kräftig gegenrudern.

Gruss Oliver

Hallo Pilot Christian,

  1. es werden keine Bleche krumm geschlagen, es handelt sich um Bügelkannten die erflogen werden müssen.
    2.Die oben von mir angeführeten Erklärungen sind richtig.
    Für mich unverständlich,Sie als „Pilot“ müssten es eigentlich wissen, ein Flugzeug wird so gebaut, dass sämtliche Ruder neutal stehen, das heißt, auf Null.
    Ebenso, müßen auch Trimmanzeigen im Cockpit auf Null stehen.
    3.Das was Sie meine ist, wenn der Motor einmal ausfällt, dann müssen Sie mit dem Seitenruder gegenarbeiten.

mfg h.p.

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  1. es werden keine Bleche krumm geschlagen, es handelt sich um
    Bügelkannten die erflogen werden müssen.
    2.Die oben von mir angeführeten Erklärungen sind richtig.
    Für mich unverständlich,Sie als „Pilot“ müssten es eigentlich
    wissen, ein Flugzeug wird so gebaut, dass sämtliche Ruder
    neutal stehen, das heißt, auf Null.
    Ebenso, müßen auch Trimmanzeigen im Cockpit auf Null stehen.
    3.Das was Sie meine ist, wenn der Motor einmal ausfällt, dann
    müssen Sie mit dem Seitenruder gegenarbeiten.

mfg h.p.

Tut mir leid aber das stimmt nicht! Im Steigflug und beim Start muss massiv mnit dem Seitenruder gegengesteuert werden!!! Wer das nicht macht, nun der verschenkt einfach Leistung weil das Flugzeug schiebt, also nicht in der Flugrichtung ausgerichtet ist! Das ist so, gerade weil ich Pilot bin weiss ich das ja.
Und bei einigen Typen sind es wirklich einfache Bleche am Seitenruder die (salop gesagt) „krumm geschlagen werden“.
Und was heisst neutrale Ruder? Das Höhenruder zum Beispiel muss je nach Beladung(Passagiere und Geschwindigkeit immer neu getrimmt werden, eine „richtige“ Neutrale Lage gibt es da überhaupt nicht.

Christian

Hallo Otto,

nein, einen Denkfehler machst Du da nicht. Es muss
prinzinpiell ein Ausgleichsmoment um die Flugzeuglängsachse
zur Kompensation des Propellerantriebsmoments geschaffen
werden.

Bei den üblichen kleinen Privatfliegern sind die Leistungen
(und damit die Momente) allerdings so gering, das dafür nichts
extra konstruiert werden muss, es geht sozusagen „im
allgemeinen Rauschen“ unter und sind so gut wie nicht spürbar.

ben schon kräftig gegenrudern.

Gruss Oliver

Da muss ich wiedersprechen. Siehe dazu auch meine beiden Einträge (etwas „weiter unten“).

Gruss
Christian

Da muss ich wiedersprechen.

Wieso ?

Siehe dazu auch meine beiden Einträge (etwas „weiter unten“).

Da sprichst Du von Seitenruder und Schieben, d.h. Effekte, die durch den Propellerwinddrall bedingt Momente / Drehungen um die Flugzeughochachse (Gieren) betreffen.

Hier war aber die Frage nach Momenten / Bewegungen um die Flugzeuglängsachse (Rollen) die Frage, und da musst Du ja wohl nicht massiv Querruder gegensteuern, um das Propellerantriebsmoment zu kompensieren.

Oder?

Oliver

Hallo Oliver

Ja da hasst Du recht. Es gibt aber ein Flugmanöver, da merkt man schon das Momment des Motors. Bei einem Durchstartmanöver kurz vor dem Aufsetzten (fast Leerlauf und niedrige Geschwindigkeit), merkt man schon, das beim schnellen Gasgeben das Flugzeug reagiert. Aber der nötige Querruderauschlag ist nicht gross und man macht ihn „automatisch“, denn in diesem Moment verändert sich die Fluglage durch das Gasgeben natürlich deutlich und muss korrigiert werden. Aber viel ist es nicht gerade, aber man merkt es (ein bischen :smile:) )

Gruss
Christian

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