Trimmklappe

Alle Starrflügelflugzeuge müssen über ein System verfügen, das es dem Piloten ermöglicht, die Fluggeschwindigkeit zu bestimmen und diese mit einem Minimum an Steuerkraft und mentaler Konzentration zu halten. Die Höhenrudertrimmung befreit den Piloten davon, eine konstante Kraft auf die Pitch-Steuerung auszuüben. Stattdessen verstellt der Pilot eine Längstrimmung (oft in Form eines Rades), um die Steuerkräfte für eine bestimmte Fluggeschwindigkeit und Gewichtsverteilung aufzuheben. Wenn diese Trimmsteuerung (Rad oder Hebel) nach vorne gedreht oder bewegt wird, neigt sich die Nase nach unten; umgekehrt wird das Heck „schwer“, wenn die Trimmsteuerung nach hinten bewegt wird, und die Nase neigt sich nach oben. Viele neuere Flugzeuge, insbesondere Düsenflugzeuge, haben elektrische Trimmsteuerungen.

Viele Flugzeuge haben auch Seitenruder- und/oder Querruder-Trimmsysteme. Bei einigen von ihnen ist die Seitenruder-Trimmklappe starr, aber am Boden durch Biegen verstellbar: Sie ist leicht nach links geneigt (von hinten gesehen), damit der Pilot nicht ständig das Seitenruderpedal betätigen muss, um die Linksdrehungstendenz vieler propellergetriebener Flugzeuge zu überwinden. Einige Flugzeuge haben klappbare Rudertrimmklappen, die der Pilot im Flug verstellen kann.

Die meisten Starrflügelflugzeuge haben eine Trimmklappe am Höhenruder. Manchmal werden jedoch auch alternative Mittel zur Steuerung der Geschwindigkeit und Lage des Flugzeugs verwendet, wie z.B.:

  • Eine im Steuersystem enthaltene Feder, die vom Piloten verstellt werden kann
  • Im Falle des Höhenruders ein beweglicher horizontaler Stabilisator, der als Stabilator bezeichnet wird und dessen Position im Flug durch eine Servo-Lasche oder eine Anti-Servo-Lasche eingestellt werden kann.
  • Bei einigen Flugzeugen (z.B. Concorde, McDonnell Douglas MD-11) kann der Treibstoff während des Reiseflugs in Tanks im Heck verlagert werden, um den Schwerpunkt zu verlagern und so den Trimmwiderstand zu verringern. Die Beibehaltung des Schwerpunkts nahe der hintersten Grenze für den Reiseflug verbessert die Reiseflugeffizienz.

Wenn eine Servoklappe verwendet wird, wird sie in den Windschatten entgegengesetzt zur gewünschten Auslenkung der Steuerfläche bewegt. Um zum Beispiel ein Höhenruder so zu trimmen, dass es die Nase unten hält, wird die Trimmklappe des Höhenruders tatsächlich in den Windschatten hochgezogen. Der durch das Anheben der Trimmklappe verursachte erhöhte Druck auf die Oberseite der Trimmklappe lenkt dann die gesamte Höhenruderplatte leicht nach unten, wodurch sich das Heck hebt und die Nase des Flugzeugs nach unten bewegt. Bei Flugzeugen, bei denen das Ausfahren von Hochauftriebseinrichtungen (Klappen) die Längstrimmung deutlich verändern würde, ist eine zusätzliche Trimmklappe so angeordnet, dass sie gleichzeitig mit den Klappen ausfährt, so dass die Nicklage nicht merklich verändert wird.

Der Einsatz von Trimmklappen reduziert die Arbeitsbelastung der Piloten bei Dauermanövern (z. B.z. B. anhaltender Höhenanstieg nach dem Start oder Sinkflug vor der Landung), so dass sie ihre Aufmerksamkeit auf andere Aufgaben wie Verkehrsvermeidung oder Kommunikation mit der Flugsicherung richten können.

Beide Trimmungen, Höhenrudertrimmung und Pitchtrimmung, betreffen den kleinen Trimmteil des Höhenruders bei Düsenflugzeugen. Erstere soll für längere Zeit in einer bestimmten Position stehen, während die Pitch-Trimmung (die mit dem Daumen des landenden Piloten am Joch oder Joystick gesteuert wird und dadurch leicht zu manövrieren ist) ständig benutzt wird, nachdem der fliegende Pilot den Autopiloten deaktiviert hat, insbesondere nach jedem Absenken der Klappen oder bei jeder Änderung der Fluggeschwindigkeit, im Sinkflug, Anflug und Endanflug. Die Höhenrudertrimmung wird am häufigsten zur Steuerung der Fluglage im Reiseflug durch den Autopiloten verwendet.

Neben der Reduzierung der Arbeitsbelastung des Piloten erhöht die richtige Trimmung auch die Treibstoffeffizienz, indem sie den Luftwiderstand reduziert. So neigen Propellerflugzeuge bei hoher Leistung, etwa im Steigflug, zum Gieren, was den parasitären Widerstand erhöht, weil das Flugzeug nicht gerade in den scheinbaren Wind fliegt. In solchen Fällen kann der Einsatz einer verstellbaren Seitenruder-Trimmklappe das Gieren reduzieren.

Bei Militärflugzeugen in Kriegszeiten dienten Trimmklappen oft als ungewollte Ersatzsteuerungssysteme für Flugzeuge mit beschädigten Steuerungen. Da Trimmklappen in der Regel durch ein eigenes System von Steuerkabeln, -stangen und/oder Hydraulikleitungen gesteuert werden, konnten Flugzeuge, die einen Verlust der Primärsteuerung erlitten hatten, oft „auf den Trimmklappen“ nach Hause geflogen werden, oder indem die Trimmeinstellung als Ersatz für die nicht funktionierende Primärsteuerung verwendet wurde. Eine solche Steuerung ist effektiv, wenn auch langsamer und eingeschränkter als die Primärsteuerung, aber sie erlaubt es, das Flugzeug zu kontrollieren und zu steuern. In anderen Fällen, wie z. B. bei einem Motorausfall oder einem Schaden, der einen asymmetrischen Luftwiderstand verursacht, waren Trimmklappen von unschätzbarem Wert, da sie es dem Piloten ermöglichten, das Flugzeug geradeaus zu fliegen, ohne eine konstante Kraft auf den Steuerknüppel oder das Seitenruder ausüben zu müssen, um das Flugzeug geradeaus zu halten. Trimmklappen waren auch für Flugzeuge wie z.B. Bomber wichtig, die beim Abwurf der Bombenlast oft schnelle Änderungen des Schwerpunkts erfuhren, so dass man eine Hand am Trimmrad bereithalten musste, um der Tendenz des Flugzeugs, sich nach oben oder unten zu neigen, entgegenzuwirken. Auch das Ausführen von Sturzflügen mit hoher Geschwindigkeit oder das Ausfahren von Klappen erforderte in der Regel eine Anpassung der Pitch-Trimmung, da die Flugzeuge der damaligen Zeit bei verschiedenen Fluggeschwindigkeiten unterschiedliche Pitch-Tendenzen hatten und Klappen den Schwerpunkt verändern konnten. Auch der Treibstoffverbrauch konnte während eines langen Fluges eine periodische Trimmanpassung erfordern, da es schwierig war, sicherzustellen, dass sich alle Treibstofftanks gleichmäßig in der Nähe des Schwerpunktes befanden. Ein extremes Beispiel war die spätere P-51 Mustang, die einen großen Kraftstofftank hinter dem Cockpit erhielt, um Langstreckeneinsätze zu ermöglichen; da der Kraftstoff aus diesem Tank verbraucht wurde, war eine regelmäßige Anpassung der Höhenrudertrimmung erforderlich.

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