Querruder

Die andere Querruderbewegung nach oben reduziert den Hub und die Absenkung des Flügels. Wenn sich mehrere strömungstechnisch effektive Oberflächen die Nachlaufkante eines Flügels teilen, sind die Querruder in der Regel die äußersten Ruderflächen, um eine gute Hebelfunktion bei der Generierung des Rollmoments zu erzielen, während Landungsklappen in der Regel im Innenbereich der Tragflächen zu finden sind.

In Düsenflugzeugen gibt es oft mehrere Ruderklappen pro Flügelseite, die sich in Höhe, Breite, Tiefe und Lage voneinander abheben und für unterschiedliche Drehzahlbereiche (niedrige Geschwindigkeit, hohe Geschwindigkeit) konzipiert sind. Der Antrieb der Regelklappen geschieht durch Kabelzüge, Stößelstangen, hydraulische Stellglieder, elektromagnetisch oder elektronisch, bei großen Luftfahrzeugen gibt es in der Regel mehrere Optionen für eine redundante Abdichtung. Der Querrudertrimm wird durch sogenannte Trimmsteuerruder vorgenommen.

Im Verkehrsflugzeug wird ein Teil der Spoilersegmente - in der Regel die äußersten Segmente des Flugzeugs - zum Tragen der Querruder verwendet. Im Falle eines Steuereingangs wird der Heckspoiler bis zu einem gewissen Grad im Verhältnis zum Querruder auf der Innenseite der Kurve angesteuert (ausgefahren), während die Schmutzfängerklappen am Gegenflügel in ihrer zurückgezogenen Ruhestellung bleiben.

Neben der Abstützung der Rolle durch Reduzierung des Auftriebs auf einer Flügelseite wird dem durch die Querruder hervorgerufenen Negativdrehmoment entgegengewirkt, da der Bremswiderstand am Innenflügel steigt, was zu einem unterstützenden Azimutmoment in Richtung der Kurve führt. 1 ] Beim A380 zum Beispiel werden sechs der acht Seitenspoilersegmente zur Abstützung der Querruder im äußeren Flügel verwendet.

2 ] Zum ersten Mal wurden Rollenspoiler vom Nachtflugzeug Nordrop P-61 verwendet, die tatsächlichen Querruder waren klein. In den Spätmodellen der B-52 ( "G&H") wurden Querruder zugunsten der Rollenspoiler überhaupt nicht verwendet. Die künstliche Bezeichnung dafür war Löffel von Räuber und Querruder. In vielen heutigen Jagdflugzeugen mit den üblichen Trag- und Steuerflächen tragen die Aufzüge, die meist als pendelndes Ruder ohne Dämpfungsflächen ausgeführt sind, die Querruder, indem sie sie zusätzlich in entgegengesetzte Richtungen bewegen - den zur Höhenkontrolle notwendigen Seitenruderausschlägen gegenübergestellt - wie Querruder.

Diese gegensätzlichen, ablenkenden Aufzüge ersetzen beim Versuchsstand die herkömmlichen Querruder vollständig. Dieses Design wird auch als Querruder (kombiniertes Höhen- und Querruder) bezeichnet. Die Vorteile der sehr großen Landeklappen und damit der hohen Nutzlast oder hohen Auftriebsleistung für enge Kurven im Luftgefecht werden durch eine leicht reduzierte Wurfweite aufgekauft.

Damit diese wichtigen Parameter eines Kampfflugzeugs auf die geforderten Höchstwerte gebracht werden konnten, wurden die Tragflächen des Tornado vergleichsweise weit draußen - und damit sehr effektiv - mit einem Spoiler pro Tragfläche ausgerüste. Sie werden Elevon genannt (von den deutschen Fachbegriffen Höhe für Höhe und Querruder für Querruder).

Übt die Rollklappe eine weitere Funktion als Landeklappe zur Erhöhung des Auftriebs (Landehilfe) oder zur Optimierung des Profils aus, so wird dies als Fläschchen bezeichnet (aus den deutschen Fachbegriffen Fläschchen für Fläschchen und Querruder für Querruder). Zum ersten Mal wurde vom Franzosen Robert Esnault-Pelterie ein funktionsfähiges und wohlbekanntes Querruder entwickelt und erprobt, wie es heute noch in der Luftfahrtpraxis eingesetzt wird.

Davor waren bereits im neunzehnten Jh. Klément Ader, Charles Renard, Edson Gallaudet, Alphonse Pénaud und John Joseph Montgomery im theoretischen Sinne mit der Möglich-keit und dem Aufbau eines Querschlags beschäftigt. Schon in den ersten Tagen des Fliegens wurde die Rollkontrolle oft durch Verdrehen der Flügel und nicht durch die Querruder selbst erreicht. Bei den Gebrüdern Wright, deren Fluggerät durch Flügelverdrehung kontrolliert wurde, glaubte man, dass ihr breites Patentportfolio auch die von Glenn Hammond Curtiss entwickelte und daher gegen Curtiss gerichtete Querrudersteuerungsmethode umfasste.

Querruder wurden 1904 von Robert Espace-Pelterie zum ersten Mal auf einem unangetriebenen Doppeldeckerschirm eingesetzt. Im Gegensatz zu Rudern hat die Flügelverdrehung den Vorzug, dass durch die Steuerflächenklappen keine Lücken im Flügel vorhanden sind und dass die Profillauttreue beibehalten wird. Allerdings ist die Torsion schwierig mit der notwendigen Torsionssteifigkeit moderner, meist gepfeilter Tragflügel zu vereinbaren: Beim Fliegen mit hoher Geschwindigkeit, d.h. mit einem kleinen Einschlagwinkel, treten große Drehkräfte auf (Auftrieb wird nahezu nur an der hinteren Kante erzeugt, so dass der Tragflügel nach vorn gedreht wird), denen die sehr torsionssteife Torsionsnase ("D-Box") entgegenwirkt.

Eine nachteilige Nebenwirkung des Querruders (auch Querruder-Giermoment genannt) ergibt sich daraus, dass aufgrund der verschiedenen Anpressbedingungen an der Ober- und Unterseite des Flügels das Querruder - innerhalb der Kurve - nach oben ablenkt, den Durchflusswiderstand des zu senkenden Flügels verringert, während das nach unten ablenkende Querruder auf der gegenüberliegenden Seite den Flügel nicht nur durch eine erhöhte Auftriebsgeneration und die damit verbundene Widerstandserhöhung aufwirbelt, sondern ihn auch verlangsamt:

Somit dreht sich das Fluggerät neben der vorgesehenen Abrollbewegung auch auf die gegenüberliegende Fläche (= negativ). Deshalb muss bei der Querruderbetätigung ein negatives Drehmoment (d.h. eine Bewegung der Flugzeugspitze gegen die gewünschte Lenkrichtung) erzeugt und im auf Querruder und Ruder abgestimmten Fluggerät sauber umgelenkt werden ( "clean turns") (in Drehrichtung zum Kompensieren des negativen Drehmoments).

Ein mechanischer einfacher Dämpfungseffekt ist eine Differenzsteuerung mit verschiedenen Auslenkungen, bei der die Klappen des Querruders weniger nach unten als nach oben auslenken. Bei großen Luftfahrzeugen trägt auch der Wegfall von Spoilern als Roll-Spoiler (siehe oben) dazu bei, das Drehmoment zu kompensieren; solche Luftfahrzeuge haben oft einen sogenannten Azimutdämpfer, der die Ruderausschläge für unterschiedliche Flugbedingungen selbstständig einstellt; eine bewusste Mitlenkung des Ruders durch den Pilot ist in diesem Falle nicht erforderlich.

Außerdem kann dem Eingang für die Querrudersteuerung entweder manuell oder über den Flugsteuerungscomputer ein gewisses Maß an Querruderausschlag beigefügt werden. Bei Betätigung des Querruders wird der Angriffswinkel am Flügel, an dem das Querruder nach unten auslenkt, durch die größere geometrische Krümmung der Profilskelettlinie vergrößert. Darüber hinaus führt das nach unten weisende Querruder in den Druckbereich auch zu einem erhöhten Luftwiderstand.

Im extrem langsamen Flug kann dies zu einem einseitigen Stall an diesem Schirm und damit zu einem "Fall" nach unten statt nach oben durchlaufen. Diesen Vorgang nennt man "Querruderumlenkung", aus technischer Sicht etwas umständlich. Bei den meisten moderneren Flugzeugen gibt es aufgrund geeigneter Konstruktionsmaßnahmen kaum eine Querruderumlenkung.