Leitwerke- Unterschiede

[steffi135]

hallo an alle schlauen mitglieder,

 

ich hab da mal ne frage...

hab mich zuerst nicht getraut zu fragen (als mädchen und so:o ) aber jetzt hab ich lang genug hier rumgeschaut und mitgelesen und glaube, dass ihr alle ganz nett seid und helft:005:

 

jetzt zur frage:

 

es gibt ja verschiedene leitwerke, zb. kreuz-, v-, t- leitwerk. was sind die technischen unterschiede, was sind die vor- und nachteile? oder hat das etwa nur "optische" gründe, business- jets haben meist ein t- leitwerk, das sieht sehr elegant aus (ich denk aber, das hat was mit den triebwerken zu tun).

 

die modernen segelflugzeuge haben aber auch fast alle t-leitwerk, da erkenne ich den grund um ehrlich zu sein, nicht. genauso kleine moderne einmots, wie diamond, aquila...

hab mal gehört, dass es unterschiede mit dem auftrieb geben soll??? hää? ich nix verstehen.

 

und dann gibt es noch diese vielen militärtransporter mit t- leitwerk (dachte nämlich, dass die "großen" flugis alle ein normeles leitwerk haben, aber da sind die transportflugzeuge wieder ein wiederspruch). hat das evtl. etwas mit dem prop- antrieb zu tun?

:002:

hilfe!!

 

ich hoffe, euch ist das alles nicht zu simpel und meine schilderung nicht all zu wirr (ich bin es nämlich:D )

 

na gut, ich hoff ihr könnt mir helfen...

 

steffi:rolleyes:

[far_away]

Hallo Steffi,

 

ich werde es mal versuchen - mit besten Wissen und Gewissen - ob es aber 100%ig stimmt hmmm....

 

Kreuzleitwerk: Vorteil ist mir nicht wirklich bekannt. Wird auch nur sehr selten so gebaut. Großer Nachteil ist hierbei die sehr komplizierte Bauweiße und die somit aufwendige Steuerung. Ich glaub es bietet im normalen Reiseflug etwas weniger Widerstand, da aber bei jeder Steuerbewegung mehrere Ruder ausschlagen müssen (zB wenn du normal 1 Höhenruder ansteuerst) müssen beim Kreuzleitwerk mehrere Flächen bewegt werden - somit wieder höherer Widerstand.

 

T-Leitwerk: Segelflieger sollten ja so ausgelegt sein, dass sie Außenlandungen halbwegs gut überstehen, schließlich kommt das doch öfters mal vor. Also ist hier die Bodenfreiheit sehr wichtig. Deshalb ist das Höhenruder oben "aufgesetzt" und es ist hinten mehr "Platz". Das selbe auch bei Militärtransporter. Die Landen auch oft in eher unwegsamen Gelände. Weiters haben die Militärtransporter ja oft Ladeluken hinten - ich denke mal da wäre ein normales Leitwerk ein bisschen im Weg.

Ein weiterer Grund ist, dass das T-Leitwerk - also das Leitwerk für das Höhenruder nicht im "Luftstrom" der Tragflächen liegt. Somit bietet es etwas mehr Auftrieb. Bei Diamond ist es des weiteren so konzipiert, dass wenn an den Flügeln die Strömung langsam abreißt (von innen nach außen) die Wirbel hinten an das Höhenleitwerk treffen. So kommt das typische Schütteln am Stick zusammen.

Und es gibt noch einen Grund. Bei einem Stall beispielsweiße wo es bei Diamond Fliegern "nur" in einen Sackflug geht, bildet sich unter dem Höhenleitwerk ein Luftpolster, der die Ruder besser "ansprechbar" machen.

 

V-Leitwerk: Kenne ich nicht - ich kenne nur die V-Stellung der Flügel zB Piper falls du das meinst.

 

Hoffe ein wenig geholfen zu haben.

 

LG

Bernhard

[steffi135]

hi bernhard,

 

danke für deine erklärung, ist ja logisch, hätt ich auch selbst drauf kommen können...:o

 

mit v- leitwerk meine ich dieses hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Robin.atl.l.g-gfrd.vtail.arp.jpg

aber da es ja nicht all zu oft anzutreffen ist (hab sowas noch nie real gesehen) denk ich,

dass es auch nicht grad unkompliziert zu bauen ist. außerdem ist ja das

höhenruder gleichzeitig auch seitenruder -> kompliziert!

 

schönen abend

 

steffi:007:

[MartinZ]

V-Leitwerk / T-Leitwerk, Vergleich

 

mfg m.

[error_401]

Hi Steffi135

 

Die Leitwerkanordnung hat auch noch andere Gründe:

 

Biz-Jets: Deine Vermutung ist richtig. Die Triebwerke werden hinten am Rumf angeordnet weil: Einfacherer Flügel (schlanker, leichter, und die fehlende Bodenfreiheit um die Triebw. unter den Flügel zu hängen) Somit T-Leitwerk.

 

Turboprops: T-Leitwerk weil. turbulente Strömung hinter den Triebwerken. Turboprops haben in der Regel auch sehr hohe Leitwerke damit das Höhenruder aus dem turbulenten Luftstrom bleibt.

 

Normal: Elevator am Rumpfende und Seitenruder vertikal auf dem Rumpfende. Bester Kompromiss aus Stabilität, Platz. Bei grossen Flugzeugen müssen doch rechte Kräfte in den Rumpf eingeleitet werden. Die Triebwerke sind genügend weit seitlich vom Elevator entfernt. T-Leitwerk wäre auch möglich aber warum kompliziert wenn es einfacher geht.

 

Am Ende wird die effizienteste Konstruktion gewählt. (Kräfte, Konstruktion, Preis).

 

Mir gefällt halt ein grosses Turboprop T-Leitwerk... :005:

[fifo]

Hoi Steffi

 

Da ist noch Deine Frage offen:

 

hab mal gehört, dass es unterschiede mit dem auftrieb geben soll??? hää? ich nix verstehen.

 

Ich auch nicht :p

 

Nein, Scherz beiseite. Bei den etwas kleineren Flugzeugen à la Piper hat der Unterschied zwischen einem T-Leitwerk und einem Kreuzleitwerk was mit dem Bodenefffekt zu tun. Ein T-Leitwerk macht während dem Start oder der Landung wesentlich weniger Auftrib als ein Kreuzleitwerk, weil es weiter vom Boden weg ist. Den Unterschid merkt man bei gleichen Flugzeugen, welche es sowohl als T-Leitwerk wie auch als Kreuzleitwerk gibt.

 

Zudem kann ich Dir mal empfehlen hier ein Blick reinzuwerfen, man muss jedoch über etwas aviatisches Hintergrundwissen verfügen um es zu verstehen.

 

Sollte nun die perfekte Verwirrung herrschen, hab ich mein Ziel erreicht :D

 

Gruss Philipp

[far_away]

Oh Moment mal, vielleicht sprechen wir hier von verschiedene Dingen.

Kreuzleitwerk ist das normale wie bei Cessna?

 

Das von mir oben beschriebene ist dann halt das X-Leitwerk, oder keine Ahnung wie das technisch richitg lautet.

 

Sorry

Bernhard

[Georg Balmer]

Soweit ich weiss unterscheidet man zwischen Normal-, Kreuz-, V-, und T-Leitwerken. Das Normalleitwerk ist eben das "normale", das man am häufigsten sieht. Es wird oft mit dem Kreuzleitwerk verwechselt, was aber nicht dasselbe ist. Das T-Leitwerk sieht man auch relativ häufig, hingegen ist das V-Leitwerk sehr selten. Soviel ich weiss hat das V-Leitwerk sehr wenig Luftwiederstand, deshalb wird es oft in der Modellfliegerei gebraucht.

 

Georg

 

PS: Ich möchte betonen dass ich das alles nur so als "Gelegenheits-Modellflieger" aufgeschnappt habe und nicht garantiere das alles stimmt.

[St-Exupéry]

Hallo Steffi,

 

Deine Frage ist bestimmt nicht dumm, im Gegenteil. Das T-Leitwerk wurde ja schon zutreffend erklärt. Das V-Leitwerk ist eine echte Rarität. Am häufigsten sieht man es wohl an der Beechcraft Bonanza V 35. Da nur zwei Leitwerkflachen anstelle von dreien im Luftstrom stehen, sollte dadurch der Luftwiderstand verringert werden. Das stimmt wohl in der Theorie, macht aber eine komplizierte Kinematik (Gestänge) erforderlich. Zudem ist die aerodynamische Stabilität nicht sehr hoch, das Flugzeug soll angeblich stets minimal um die Hochachse pendeln, was bei einigen Insassen Uebelkeit auslösen soll. Dann gibt es noch die Fouga Magister, ein betagter Jet-Trainer, der ebenfalls ein V-Leitwerk hatte.

In verschiedenen Postings habe ich davon gelesen, dass das Höhenleitwerk Auftrieb erzeugen solle. Damit bin ich nun aber gar nicht einverstanden. Auftrieb bringt ausschliesslich der Flügel. Das Höhenleitwerk bewirkt Abtrieb. Auf diese Weise wird die aerodynamische Stabilität in der Querachse erreicht, bzw. bleibt der Flieger in 'Balance'.

Das ist ja auch der Grund, dass ein herkömmliches Flugzeug in den Sturzflug übergeht, wenn die Strömung am Höhenleitwerk abgerissen ist, (z.B. durch Eisansatz oder Strukturversagen).

 

Gruss Reto

[steffi135]

@ all: DAAAANKE!:007:

*blumenstraußanalle*

 

find ich ganz nett von euch, dass ihr mir das erklärt habt, jetzt bin ich mal wieder ein stück schlauer :005:

 

 

einen schönen abend, bis zum nächsten mal (mir fallen bestimmt noch so einige dinge ein, die ich unbedingt wissen will...)

 

steffi

[Volume]

Hi Jungs und Mädels,

 

Hier noch ein paar Ergänzungen/Korrekturen :

 

Ein großer Unterschied zwischen Normal- und T-Leitwerk liegt in der Torsionsbelastung des Rumpfes bei Seitenruderbetätigung. Zum einen hat das Normalleitwerk eine Endscheibe unten, das T-Leitwerk eine Endscheibe oben, der effektive Kraftangriffspunkt der Seitenkraft liegt dabei beim T-Leitwerk weiter von der Rumpfachse weg, das Torsionsmoment auf den Rumpf ist deutlich höher. Außerdem kommt es zwischen HLW und SLW zu Interferenzen. Wenn ich z.B. SR rechts gebe, herrscht auf der rechten LW-Oberfläche Überdruck, auf der linken Unterdruck. Dieses Druckfeld beeinflusst auch das HLW. Beim TLW wirkt der Unterdruck links auch auf die linke HLW Unterseite, der Überdruck rechts umgekehrt auf die rechte HLW Unterseite. Effekt ist ein Rollmoment am HR, der das Rollmoment des SLW noch vergrößert. Die Größenordnung kann recht beachtlich sein ! Beim Normalleitwerk passiert das selbe (Unterdruck HLW Oberseite links, Überdruck HLW Oberseite rechts) in der selben Größenordnung, aber mit anderer Drehrichtung (!), damit macht das Normalleitwerk fast kein, das T-Leitwerk aber ein erhebliches Rumpftorsionsmoment.

Das Kreuzleitwerk ist in dieser Hinsicht neutral, es tritt praktisch kein Rollmoment auf das HLW auf, die Aufhängung kann entsprechend leichter gebaut werden.

 

Beim T-Leitwerk muß das gesamte SLW alle Kräfte des HLW übertragen, daher ist das TLW immer die schwerste mögliche Bauart. Gleichzeitig ist diese hohe Masse weit ausserhalb der Rumpflängsachse angebracht, es treten daher auch hohe Massekräfte auf, und der Rumpf muß sehr steif gebaut werden. Außerdem tritt eine starke kinematische Koppelung zwischen Rumpftorsion und horizontaler Rumpfbiegung/Gierbewegung auf, dies führt zu einem charakteristischen Flatterfall, der bei fast allen T-Leitwerksfliegern auftritt und mit meist viel Massenausgleich am Seitenruder vermieden werden muß. (Es gibt recht spektakuläre Filmaufnahmen von diesem Flatterfall bei der Galaxy, ich habe aber gerade keinen Link dazu).

 

Ein großer Vorteil des T-Leitwerks bei kleinen Flugzeugen liegt in der Unempfindlichkeit gegen Beschädigung durch Steinschlag (vom Fahrwerk oder Propeller aufgewirbelte Steinchen) oder Bewuchs (Aussenlandung). Ein großer Vorteil bei schnellen Flugzeugen liegt im geringeren transsonischen Widerstand, da ein besseres "Area-Ruling" möglich ist, sprich die Endleiste des SLW unten fällt etwa mit der Nasenleiste des HLW in der Mitte zusammen, der effektive Querschnitt beider Leitwerke in der Summe ist über weite Bereiche ähnlich.

 

Ein großer Vorteil des Normalleitwerks ist die große Breite des HLW Anschlusses und der vorhandene Platz für die Trimmspindel, der Anschluß ist damit deutlich leichter und steifer als für ein T- oder Kreuzleitwerk. Dafür wird das Rumpfheck strukturell durch die großen Ausschnitte geschwächt, und das Heck ist aerodynamisch (insbesondere bei höheren Machzahlen) sehr ungünstig.

 

Das V-Leitwerk ist oft eher Gegenstand von Mythen und Legenden als von technischer Diskussion, es ist eine relativ alte Konstruktion, die schon vor dem T-Leitwerk erfunden, und daher oft nur im Vergleich zum Normalleitwerk, selten zum T-Leitwerk untersucht wurde. Viele der damals getroffenen Aussagen werden dann heute im Vergleich zum T-Leitwerk übernommen, was aber grundsätzlich falsch ist. Auf dem NACA-Report-Server gibt es diverse Untersuchungen zu V-Leitwerken, auch die Me109 gab es z.B. mal mit V-Leitwerk.

Als großer Nachteil wird oft die hohe Rumpftorsion angeführt, im Vergleich zum Normalleitwerk ist dies absolut richtig. Im Vergleich zum T-Leitwerk ist die Rumpftorsion nicht zwangsläufig stark erhöht (typischerweise so um die 20-30% größer), das Massenträgheitsmoment um die Rumflängsachse ist jedoch signifikant kleiner (es beträgt nur 20-30% des T-Leitwerks), so daß die Rumpfröhre nur ein weinig fester gebaut werden muß, umgekehrt aber sehr viel weicher sein darf.

Ganz ohne Frage ist das V-Leitwerk die leichteste mögliche Bauweise, und sie hat den geringsten Interferrenzwiderstand.

Die Tatsache, daß die Leitwerksflächen nicht senkrecht zu den Bezugsachsen stehen, hat einen ganz erheblichen Effekt, es ändert sich nämlich das Verhältnis von Stabilisierungs- zu Steuerungswirkung. Etwas genauer, mal für ein 90°-VLW als HLW betrachtet :

Ein Höhenruderausschlag erzeugt eine Zusatzkraft an den Leiterksflächen, und zwar unter 45°. Die Seitenkomponenten heben sich auf, es wirkt nur die Vertikalkomponente, und die beträgt nur 71%. Man spricht oft auch von einer "projezierten Leitwerksfläche".

Eine Anstellwinkeländerung des Flugzeugs verursacht eine zusätzliche vertikale Anströmung des Leitwerks, beim VLW treffen davon nur 71% auf das Leitwerk, der andere Anteil wirkt senkrecht dazu. Der durch die Anstellwinkeländerung entstehende Zusatzauftrieb am Leitwerk wirkt nun wiederum nur zu 71% vertikal, damit ist die effektive Stabilisierungsfläche des VLW nur die HALBE (0,707*0,707) Leitwerksfläche, also WENIGER als die projezierte Leitwerksfläche. Dies wird von vielen Leuten vernachlässigt !

Fazit : Ein VLW muß eine größere Leitwerksfläche haben, als ein Normalleitwerk, um die gleiche Stabilisierungswirkung zu haben. (Stabilität ist allerdings oft nicht das Auslegungskriterium). Vom Reibungswiderstand her (Oberfläche) ist das VLW daher nicht unbedingt besser, eher schlechter. Entscheidender Unterschied aber ist, daß aufgrund seiner relativ großen Fläche die Ruderausschläge geringer sein dürfen, da ja die Ruder relativ 41% besser wirken, als bei "normalen" Leitwerken. Dies hilft sehr, da sich ja die Ausschläge von SR und HR addieren, in Summe also wieder vergleichbare Ausschläge, wie bei konventionellen Leitwerken auftreten. Die kleineren HR-Ausschläge in Kombination mit dem engeren Anstellwinkelbereich verringern nun den Trimmwiderstand, insbesondere bei der Verwendung von Laminarprofilen (Segelflug). Damit kann dann trotz etwas höherer Leitwerksfläche der Reibungswiderstand geringer sein.

Bei Segelflugzeugen (insbesondere bei Einsitzern) kommt noch hinzu, daß das Leitwerk sehr leicht ist (sehr viel leichter als ein T-Leitwerk), zum Ausgleich der Pilot also relativ dicht am Flügel sitzen muß, der Flügel deshalb u.U. sogar leicht vorgepfeilt werden muß. Durch den geringeren Pilotenhebelarm wird auch die Schwerpunktwanderung durch das Gewicht unterschiedlicher Piloten geringer, damit kann das HLW wiederum kleiner werden, am Ende kann der Widerstandsgewinn durchaus beachtlich werden.

 

V-Leitwerken sagt man Trudelprobleme nach, laut einem NACA Report aus den 30ern ist ein VLW beim Trudeln jedoch besser, als ein Normalleitwerk. Gegen ein T-Leitwerk kommt es jedoch definitiv nicht an, das ist durch die gänzlich ungestörte Seitenleitwerksanströmung beim Trudeln unschlagbar.

 

Von den Flugeigenschaften her hat mich das einzige V-Leitwerks-Flugzeug, daß ich bisher geflogen habe (Hähnle/Hütter H30-GFK) voll überzeugt.

 

Gruß

Ralf