Querruder sind eingehängte Flugkontrolloberflächen, die der Hinterkante des Flügels eines Flugzeuges des festen Flügels beigefügt sind. Die Querruder werden verwendet, um das Flugzeug in der Rolle zu kontrollieren, die auf eine Änderung im Kopfstück wegen des Kippens des Liftvektoren hinausläuft. Die zwei Querruder werden normalerweise miteinander verbunden, so dass man unten geht, wenn der andere geht: Das unten gehende Querruder vergrößert das Heben auf seinem Flügel, während das gehende Querruder das Heben auf seinem Flügel reduziert, einen rollenden Moment über die Längsachse des Flugzeuges erzeugend. Querruder sind gewöhnlich in der Nähe vom Flügel-Tipp gelegen, aber können manchmal näher die Flügel-Wurzel gelegen sein. Die Begriffe "Außenbordquerruder" und "Innenbordquerruder" werden gebraucht, um diese Positionen beziehungsweise zu beschreiben. Das Wortquerruder ist für den "kleinen Flügel" französisch.

Eine unerwünschte Nebenwirkung der Querruder-Operation ist nachteiliges Gieren — ein gierender Moment in der entgegengesetzten Richtung zur Rolle. Das Verwenden der Querruder, um ein Flugzeug zu rollen, erzeugt nach rechts eine gierende Bewegung nach links. Da das Flugzeug rollt, wird nachteiliges Gieren in erster Linie durch die Änderung darin verursacht ziehen sich der verlassene und rechte Flügel in die Länge. Der steigende Flügel erzeugt vergrößertes Heben, das vergrößerte veranlasste Schinderei verursacht. Der hinuntersteigende Flügel erzeugt reduziertes Heben, das reduzierte veranlasste Schinderei verursacht. Der Unterschied darin zieht sich in die Länge jeder Flügel erzeugt das nachteilige Gieren. Es gibt auch häufig einen zusätzlichen nachteiligen Gieren-Beitrag von einem Unterschied in der Profil-Schinderei zwischen dem-Querruder und Unten-Querruder.

Nachteiliges Gieren wird durch den Gebrauch des Ruders effektiv ersetzt, das auf einen sideforce auf dem vertikalen Schwanz hinausläuft, der dem nachteiligen Gieren durch das Schaffen eines günstigen gierenden Moments entgegensetzt. Eine andere Methode der Entschädigung ist Differenzialquerruder, die solch ausgerüstet worden sind, dass das downgoing Querruder weniger abweicht als der upgoing ein. In diesem Fall wird der gegenüberliegende Gieren-Moment durch einen Unterschied in der Profil-Schinderei zwischen dem verlassenen und den richtigen Flügelspitzen erzeugt.

Querruder von Frise akzentuieren diese Profil-Schinderei-Unausgewogenheit durch das Hervorstehen unter dem Flügel eines aufwärts abgelenkten Querruders meistenteils, indem sie ein bisschen hinter dem Blei und in der Nähe vom Boden der Oberfläche mit der niedrigeren Abteilung des Bleis eingehängt wird, das ein bisschen unter dem undersurface des Flügels hervortritt, wenn das Querruder aufwärts abgelenkt wird, wesentlich zieht sich das Vergrößern des Profils diese Seite in die Länge. Querruder können auch entworfen werden, um eine Kombination dieser Methoden zu verwenden.

Mit Querrudern in der neutralen Position entwickelt der Flügel außerhalb der Umdrehung mehr Heben als der entgegengesetzte Flügel wegen der Schwankung in der Eigengeschwindigkeit über die Flügel-Spanne, die dazu neigt, das Flugzeug zu veranlassen, fortzusetzen zu rollen. Sobald der gewünschte Winkel der Bank (Grad der Folge auf der Längsachse), der Versuchsgebrauch entgegengesetztes Querruder erhalten wird, um den Winkel der Bank davon abzuhalten, wegen dieser Schwankung im Heben über die Flügel-Spanne zuzunehmen. Dieser geringe entgegengesetzte Gebrauch der Kontrolle muss überall in der Umdrehung aufrechterhalten werden. Der Pilot verwendet auch einen geringen Betrag des Ruders in derselben Richtung wie die Umdrehung, nachteiligem Gieren entgegenzuwirken und eine "koordinierte" Umdrehung zu erzeugen, worin der Rumpf zur Flugroute parallel ist. Ein einfaches Maß auf der Schalttafel hat den Gleithinweis, auch bekannt als "den Ball" genannt, zeigt an, wenn diese Koordination erreicht wird.

Geschichte

Das Querruder ist in weit verbreiteten Gebrauch ganz nach dem Ruder und Aufzug eingetreten. Wright Brothers hat Flügel verwendet, der sich statt Querruder für die Rollenkontrolle, und am Anfang wellt, ihr Flugzeug sollte in der Luft als dem Flugzeug kontrollieren, das bewegliche Oberflächen verwendet hat; jedoch, weil Querruder-Designs, und Flugzeug raffiniert wurden, ist größer und schwerer geworden, es ist klar geworden, dass sie viel wirksamer und für den grössten Teil des Flugzeuges praktisch waren.

Dort kollidieren Ansprüche darüber, wer zuerst das Querruder erfunden hat. 1868, vor dem Advent des angetriebenen Flugzeuges, hat englischer Erfinder Matthew Piers Watt Boulton das erste Gerät des Querruder-Typs für die seitliche Kontrolle über 'gebeugte' Flügel patentiert. Das Patent von Boulton, Nr. 392, zuerkannt 1868 ungefähr 40 Jahre vor Querrudern wurde 'wiedererfunden', ist vergessen geworden, bis das Querruder im allgemeinen Gebrauch war. Wenn das Gerät von Boulton zur Zeit von Wrights offenem Feilstaub des Bruders offenbart worden war, können sie nicht im Stande gewesen sein, Vorrang der Erfindung für die seitliche Kontrolle von Flugmaschinen zu fordern.

Neuseeländer Richard Pearse kann einen angetriebenen Flug in einem Eindecker gemacht haben, der kleine Querruder schon in 1902 eingeschlossen hat, aber seine Ansprüche sind umstritten (und manchmal inkonsequent), und, sogar durch seine eigenen Berichte, wurden seine Flugzeuge nicht gut kontrolliert.

Robert Esnault-Pelterie, ein Franzose, hat ein Wright-artiges Segelflugzeug 1904 gebaut, das Querruder anstatt des Flügel-Verwerfens verwendet hat. Obwohl Boulton beschrieben und Querruder 1868 patentiert hatte, hatte keiner sie wirklich bis zum Segelflugzeug von Esnault-Pelterie fast 40 Jahre später gebaut.

Das 14 Flugzeug von Bis, durch Santos Dumont, wurde modifiziert, um Querruder gegen Ende 1906 hinzuzufügen, obwohl es im Flug wahrscheinlich wegen seiner unkonventionellen Flügel-Form nie völlig kontrollierbar war.

Die Querruder von Henry Farman auf dem Farman III waren erst, um Querrudern auf dem modernen Flugzeug zu ähneln, und einen angemessenen Anspruch als der Vorfahr des modernen Querruders zu haben.

1908 sind amerikanischer Erfinder, Unternehmer und Motorbaumeister Glenn Curtiss ein Querruder-kontrolliertes Flugzeug geflogen. Jedoch war Curtiss vorher ein Mitglied der Luftexperiment-Vereinigung gewesen, die von Alexander Graham Bell angeführt ist. Die Vereinigung hatte vorher Querruder für ihr Flugzeug entwickelt. Die AEA Mitglieder wurden später schockiert, als Curtiss aus ihrer Organisation herausgefallen ist, ihre Neuerung patentiert hat und wie verlautet das Patent an die USA-Regierung verkauft hat.

Ein anderer Wettbewerber schließt Dr William Whitney Christmas der Vereinigten Staaten ein, der (unter anderem) behauptet hat, das Querruder im 1914-Patent dafür erfunden zu haben, was die Kugel von Christmas werden würde, die 1918 gebaut wurde, aber die sich unkontrollierbar mit beiden gebauten Beispielen erwiesen hat, auf ihrem ersten Flug abstürzend.

Querruder-Bestandteile

Hörner und aerodynamische Gegengewichte

Besonders auf dem größeren oder schnelleren Flugzeug können Kontrollkräfte äußerst schwer sein. Das Borgen einer Entdeckung von Booten, dass das Verlängern eines Kontrolloberflächengebiets vorwärts des Scharniers die Kräfte erhellt, hat gebraucht zuerst ist auf Querrudern während des Ersten Weltkriegs erschienen, als Querruder außer der Flügelspitze erweitert und mit einem Horn vor dem Scharnier versorgt wurden. Vielleicht sind die am besten bekannten Beispiele der Fokker Dr I und Fokker D.VII. Spätere Beispiele haben dem Gegengewicht in Übereinstimmung mit dem Flügel dazu gebracht, Kontrolle zu verbessern und Schinderei zu reduzieren. Gesehen weniger häufig jetzt wegen des Typ-Querruders Frise, das denselben Vorteil zur Verfügung stellt.

Ordentliche Etikette

Ordentliche Etikette sind kleine bewegliche Abteilungen, die heruntergeschraubten Querrudern ähneln, die an oder in der Nähe von der Hinterkante des Querruders gelegen sind. Auf angetriebenem Flugzeug des grössten Teiles des Propellers veranlasst die Folge des Propellers eine Entgegenwirken-Rollenbewegung wegen des dritten Gesetzes von Newton der Bewegung, in der jede Handlung eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion hat. Um den Piloten von der Notwendigkeit zu entlasten, dauernden Druck auf den Stock in einer Richtung zur Verfügung zu stellen (der Erschöpfung verursacht) werden ordentliche Etikette zur Verfügung gestellt, um den gegen jede unerwünschte Bewegung erforderlichen Druck anzupassen oder zurechtzumachen. Das Etikett selbst wird in Bezug auf das Querruder abgelenkt, das Querruder veranlassend, sich in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen. Ordentliche Etikette kommen in zwei Formen, regulierbar und fest. Ein festes ordentliches Etikett wird zum erforderlichen Betrag der Ablenkung manuell gebogen, während das regulierbare ordentliche Etikett aus dem Cockpit kontrolliert werden kann, so dass verschiedene Macht-Einstellungen oder Flugeinstellungen dafür ersetzt werden können. Ein großes Flugzeug von den 1950er Jahren (einschließlich des Canadair Argus) hat freie Schwimmkontrolloberflächen verwendet, die der Pilot nur durch die Ablenkung von ordentlichen Etiketten kontrolliert hat, in welchem Fall zusätzliche Etikette auch der feinen Melodie die Kontrolle zur Verfügung gestellt wurden, um gerade und Horizontalflug zur Verfügung zu stellen.

Spaten

Das sind flache Metallteller, die gewöhnlich dem Querruder niedrigere Oberfläche vor dem Querruder-Scharnier durch einen Hebel-Arm beigefügt sind. Sie reduzieren die vom Piloten erforderliche Kraft, um das Querruder abzulenken, und werden häufig auf dem aerobatic Flugzeug gesehen. Da das Querruder aufwärts abgelenkt wird, erzeugt der Spaten eine aerodynamische Kraft nach unten, die dazu neigt, den ganzen Zusammenbau rotieren zu lassen, um weiter das Querruder aufwärts abzulenken. Die Größe des Spatens (und sein Hebel-Arm) bestimmt, wie viel Kraft sich der Pilot wenden muss, um das Querruder abzulenken. Ein Spaten arbeitet auf dieselbe Weise wie ein Horn, aber ist wegen des längeren Moment-Arms effizienter.

Massengleichgewicht-Gewichte

Um Kontrolloberflächenflattern (aeroelastic Flattern) zu verhindern, sollte das Zentrum des Hebens der Kontrolloberfläche hinter dem Zentrum des Ernstes dieser Oberfläche sein. Um das zu erreichen, können Leitungsgewichte zur Vorderseite des Querruders hinzugefügt werden. In einem Flugzeug kann der Querruder-Aufbau zu schwer sein, um diesem System zu erlauben, ohne riesige Gewicht-Zunahmen zu arbeiten. In diesem Fall kann das Gewicht zu einem Hebel-Arm hinzugefügt werden, um das Gewicht gut in der Vorderseite zum Querruder-Körper zu bewegen. Diese Gleichgewicht-Gewichte sind Träne-Fall-Gestalten (um Schinderei zu reduzieren), die sie ziemlich verschieden von Spaten, obwohl sowohl Projekt vorwärts als auch unter dem Querruder scheinen lassen. Zusätzlich zum abnehmenden Flattern reduzieren Massengleichgewichte auch die Stock-Kräfte, die erforderlich sind, die Kontrolloberfläche im Flug zu bewegen.

Typen von Querrudern

Einzelne stellvertretende Querruder

Verwendet während des Ersten Weltkriegs und vorher wurden diese Querruder jeder von einem einzelnen Kabel kontrolliert, das das Querruder angehalten hat. Als das Flugzeug, die Querruder gehängt vertikal unten beruhigt gewesen ist. Dieser Typ des Querruders wurde auf den Kurzen 166 verwendet. Einer der Nachteile dieser Einstellung war eine größere Tendenz zu gieren als sogar mit grundlegenden miteinander verbundenen Querrudern. Während der 1930er Jahre haben mehrere leichte Flugzeuge einzelne stellvertretende Steuerungen verwendet, aber haben Frühlinge verwendet, um die Querruder in ihre neutralen Positionen zurückzugeben, als der Stock veröffentlicht wurde.

Frise Querruder

Ingenieur Leslie George Frise (1897-1979) hat eine Querruder-Gestalt entwickelt, die häufig wegen seiner Fähigkeit verwendet wird, nachteiligem Gieren entgegenzuwirken. Das Querruder von Frise wird an ungefähr seiner Akkord-Linie von 25 bis 30 % und in der Nähe von seiner untersten Oberfläche drehbar gelagert.

Wenn das Querruder abgelenkt wird (um seinen Flügel hinuntergehen zu lassen), das Blei der kurzen Querruder-Bäder in den Luftstrom unter dem Flügel. Der Moment des Bleis im Luftstrom hilft, die Hinterkante heranzubringen, die Stock-Kraft vermindernd.

Das unten bewegende Querruder fügt auch Energie zur Grenzschicht durch den Luftstrom von der Unterseite des Flügels hinzu, der Luft durch den Rand des Querruders schöpft, das der oberen Oberfläche des Querruders folgt und eine sich hebende Kraft auf der oberen Oberfläche des Querruders schafft, das dem Heben des Flügels hilft. Das reduziert den erforderlichen Ablenkungswinkel des Querruders.

Wenn das Blei des Querruders scharf oder stumpf rund gemacht ist, der bedeutende Schinderei zu diesem Flügel hinzufügt und helfen Sie dem Flugzeug zu gieren (drehen) (sich) in der gewünschten Richtung, aber fügt etwas unangenehmes oder potenziell gefährliches aerodynamisches Vibrieren (Flattern) hinzu.

Differenzialquerruder

Durch das sorgfältige Design der mechanischen Verbindungen kann Querruder gemacht werden, mehr abzuweichen, als unten Querruder (z.B, die Vereinigten Staaten patentieren 1565097). Das hilft, die Wahrscheinlichkeit einer Flügel-Tipp-Marktbude zu reduzieren, wenn Querruder-Ablenkungen in hohen Winkeln des Angriffs gemacht werden. Die Idee besteht darin, dass der Verlust des Hebens mit verkehrt hat, trägt Querruder keine Strafe, während die Zunahme im Heben, das mit unten Querruder vereinigt ist, minimiert wird. Das rollende Paar auf dem Flugzeug ist immer der Unterschied im Heben zwischen den zwei Flügeln.

Der Klassiker von de Havilland Tiger Moth britischer Doppeldecker ist eines der am besten bekannten Flugzeuge und einer der frühsten, um Differenzialquerruder zu verwenden.

Rollenkontrolle ohne Querruder

Das Flügel-Verwerfen

Auf dem frühsten Flugzeug, wie der Pilot von Wright, wurde seitliche Kontrolle durch die Drehung des Außenbordteils des Flügels bewirkt, um Heben zu vergrößern oder zu vermindern, indem er den Winkel des Angriffs ändert. Das hatte die Nachteile, die Struktur zu betonen, auf den Steuerungen schwer seiend, und zu riskieren, die Seite mit dem vergrößerten Winkel des Angriffs während eines Manövers einzustellen. Vor 1916 hatten die meisten Entwerfer Flügel aufgegeben, der sich für Querruder wellt. Forscher an NASA und anderswohin haben einen zweiten Blick auf den Flügel genommen, der sich wieder, obwohl unter neuen Namen wellt. Die Version von NASA ist der X-53 Aktive Aeroelastic Flügel, während die USA-Luftwaffe den Anpassungsfähigen Entgegenkommenden Flügel geprüft hat. Es ist wahrscheinlich bedeutend, dass keines der nach jenen Experimenten entworfenen Flugzeuge diesen Typ der Kontrolle durchgeführt hat.

Differenzialspoiler

Spoiler sind Geräte, dass, wenn erweitert, in den Luftstrom über einen Flügel, den Luftstrom stören Sie und den Betrag des erzeugten Hebens reduzieren Sie. Eine kleine Zahl vom Flugzeug hat Spoiler verwendet anstatt, oder Querruder, wie der Northrop P-61 Schwarze Witwe zu ergänzen, deren komplette Hinterkante mit vollen Spanne-Schlägen besetzt wurde.

Äußerste Stabilität

Ein frühes Flugzeug wie Fokker Spinne hat an jedem Typ der Rollenkontrolle Mangel gehabt. Es hat einen äußersten Betrag des Dieders verwendet, der das Flugzeug so stabil gemacht hat, dass eine rutschende Umdrehung gemacht werden konnte. Auf einem herkömmlichen Flugzeug, das Umdrehungsverwenden gerade das Ruder laufen normalerweise auf Nachteiliges Gieren hinaus, zur Außenseite der Umdrehung, eines sehr ineffizienten und unbehaglichen Manövers rollend. Dieser Typ des Regelsystems wird meistens auf einfacheren 3-Funktionen-Modellen gesehen, wie kontrollierte Versionen des Radios des "Alten Zeitmessers" hat Freiflug-Motor Musterflugzeug angetrieben, wo Einfachheit gewünscht wird und Passagiere nicht betroffen werden.

Kombinationen mit anderen Kontrolloberflächen

• Eine Kontrolloberfläche, die ein Querruder und Schlag verbindet, wird einen flaperon genannt. Eine einzelne Oberfläche auf jedem Flügel dient beiden Zwecken: Verwendet als ein Querruder ist der flaperons abgereist, und Recht werden unterschiedlich angetrieben; wenn verwendet, als ein Schlag beide werden flaperons abwärts angetrieben. Wenn ein flaperon nach unten angetrieben wird (d. h., verwendet als ein Schlag), gibt es genug Freizügigkeit, die verlassen ist im Stande zu sein, noch die Querruder-Funktion zu verwenden.
• Einige Flugzeuge haben unterschiedlich kontrollierte Spoiler oder spoilerons verwendet, um Rolle statt herkömmlicher Querruder zur Verfügung zu stellen. Der Vorteil besteht darin, dass die komplette Hinterkante des Flügels Schlägen gewidmet werden kann, bessere Kontrolle der niedrigen Geschwindigkeit zur Verfügung stellend. Der Northrop P-61 Schwarze Witwe hat Spoiler auf diese Weise, in Verbindung mit vollen Spanne-Schmiss-Schlägen und einigen modernen Verkehrsflugzeugen verwendet, verwendet Spoiler, um den Querrudern zu helfen
• Auf dem mit dem Delta geflügelten Flugzeug werden die Querruder mit den Aufzügen verbunden, um einen elevon zu bilden.
• Mehreres modernes Kampfflugzeug kann keine Querruder auf den Flügeln haben, aber Rollenkontrolle mit dem ganzen Bewegen tailplane versorgen. Das ist ein stabilator oder ein rollender Schwanz.
• Querruder-Spreizen haben sich verbunden beweglicher sufaces mit einer Tragfläche hat Flügel-Spreize gestaltet. Wenn er im Propeller sliptream vergrößerte Wirksamkeit handelt, ist mechanischer Vorteil niedrig wegen der Innenbordposition.

Siehe auch

• Flugzeugsflugregelsystem
• Schlag
• Flaperon
• Hinterkante

Außenverbindungen

• NASA Forschungszentrum-Querruder-Artikel von Glenn mit der javanischen Demo und mehr Bilder