5.4. BESTURINGSSYSTEEM
Met het stuur in een auto kun je alleen naar links of naar rechts sturen. Een vliegtuig moet bewegingen om drie assen kunnen uitvoeren, daarom heeft een vliegtuig een besturingssysteem nodig dat gecontroleerde bewegingen om de topas, de dwarsas en de langsas mogelijk maakt.
De topas is een denkbeeldige lijn loodrecht naar beneden. De langsas is een denkbeeldige lijn van de staart naar de neus van het toestel en de dwarsas loop van de ene vleugeltip naar de andere. De drie assen gaan alle drie door het zwaartepunt
Een zweefvliegtuig heeft 3 stuurvlakken (roeren). Het stabilo met daaraan het hoogteroer, de vleugels met de rolroeren en het kielvlak met daaraan het richtingsroer. Hiermee kan het zweefvliegtuig om zijn drie assen worden bestuurd. We gaan deze drie bewegingen één voor één bespreken.
- Een uitslag van het hoogteroer veroorzaakt een draaiing om de dwarsas, dit noemen we stampen.
- Een uitslag van de rolroeren veroorzaakt een draaiing om de langsas, dit noemen we rollen.
- Een uitslag van het richtingsroer veroorzaakt een draaiing om de topas, dit noemen we gieren.
HET HOOGTEROER, STAMPEN
Als je de stuurknuppel naar voren doet, gaat de neus van het vliegtuig naar beneden. De snelheid loopt op. Als je de stuurknuppel naar je toe verplaatst, gaat de neus omhoog en de snelheid loopt terug.
Als je de stuurknuppel naar voren doet, gaat de neus van het vliegtuig naar beneden. De snelheid loopt op. Als je de stuurknuppel naar je toe verplaatst, gaat de neus omhoog en de snelheid loopt terug.
De staart omhoog en de neus omlaag is een beweging om de dwarsas. Het stabilo met het hoogteroer dient om de vlieger in staat te stellen om met een bepaalde neusstand te vliegen. Het hoogteroer zit zo ver mogelijk verwijderd van de dwarsas om het moment (kracht maal arm), dus het effect van de hoogteroer, zo groot mogelijk te maken. Daardoor kun je met kleine stuurknuppelkrachten het vliegtuig in de gewenste positie brengen.
Op de meeste afbeeldingen zie je steeds een zweefvliegtuig met een T-staart. Bij een T-staart zit het stabilo bovenop het richtingsroer. Dit type komt tegenwoordig het meest voor. Op de meeste oudere typen zweefvliegtuigen zit het stabilo met het hoogteroer onderaan het kielvlak van de staart. Daarnaast kennen we ook de V-staart en het pendelroer.
Bij de V-staart zijn richtingsroer en hoogteroer gecombineerd. Er zijn namelijk twee staartvlakken die samen een V-vorm maken. Aan de achterkant bevinden zich de beweegbare stuurvlakken
Bij een pendelroer zijn het stabilo en het hoogteroer één geheel. Het hele hoogteroer beweegt en dit veroorzaakt een moment om de dwarsas.
DE ROLROEREN, ROLLEN
Met de stuurknuppel beweeg je de rolroeren. Wanneer je de stuurknuppel naar rechts doet, slaat het linker rolroer naar beneden en het rechter naar boven uit. De draagkracht van de linker vleugel wordt vergroot en die van de rechter wordt kleiner. Daardoor gaat de linkervleugel omhoog en de rechtervleugel omlaag. Het zweefvliegtuig gaat rollen om zijn langsas. Dit is een denkbeeldige lijn door de romp van het vliegtuig, dus van de neus door het zwaartepunt naar de staart.
HET RICHTINGSROER, GIEREN
Met het voetenstuur bedien je het richtingsroer. Wanneer je rechts intrapt, slaat het richtingsroer uit naar rechts. Het kielvlak wordt naar links geduwd en daardoor gaat de neus naar rechts. Dat is een beweging om de topas. Het richtingsroer bevindt zich aan het eind van de romp, ver verwijderd van de topas. Door een uitslag krijg je een moment om de topas. Door de lange staart (kracht maal arm) is een klein richtingsroer in staat om een goede besturing om de topas te krijgen.
NEVENEFFECTEN:
- Geef je een uitslag met het richtingsroer, dan gier je. Het neveneffect van de beweging gieren is rollen.
- Geef je een uitslag met de stuurknuppel naar links of naar rechts, dan rol je (neem je dwarshelling aan). Het neveneffect van rollen is gieren.
1. DE BEWEGING GIEREN HEEFT ROLLEN ALS NEVENEFFECT
Wanneer we voeten naar links geven, giert het zweefvliegtuig naar links. Je ziet de neus naar links gaan. Maar wat gebeurt er daardoor nog meer?
De buitenvleugel legt een langere weg af dan de binnenvleugel. Hij gaat dus sneller en een vleugel die meer snelheid heeft, levert meer lift. De binnenvleugel levert door lagere snelheid minder lift. Het gevolg is dat de buitenvleugel door meer lift omhoog gaat, het zweefvliegtuig gaat rollen. Gieren heeft als neveneffect rollen tot gevolg. Dit is gunstig, want als we gieren doen we dat om een bocht te maken en bij een bocht hebben we helling (rollen) naar dezelfde kant nodig.
2. HET NEVENEFFECT VAN DWARSHELLING IS GIEREN
Wanneer we de vleugels horizontaal houden dan gaat het vliegtuig rechtuit. Wat gebeurt er als we de stuurknuppel naar links bewegen?
Wanneer we de vleugels horizontaal houden dan gaat het vliegtuig rechtuit. Wat gebeurt er als we de stuurknuppel naar links bewegen?
 |
 |
Het vliegtuig rolt (neemt dwarshelling aan). De rechter vleugel gaat omhoog en de linker omlaag. De lift staat altijd loodrecht op de vleugels. Je kunt het gewicht G nu ontbinden in een component loodrecht op de vleugel en een component evenwijdig aan de vleugel. Onder invloed van deze laatste component zet het vliegtuig een beweging in in de richting van de lage vleugel (afglijden). Bij dwarshelling glijdt het vliegtuig zijwaarts weg. Door dit afglijden naar de lage vleugel ontstaat er een dwarsstroming ten opzichte van het vliegtuig. Het verticale staartvlak wordt van opzij aangeblazen (krijgt een invalshoek), waardoor er een kracht naar rechts ontstaat en daardoor giert het toestel naar links. Er vindt een draaiing plaats om de topas. Dit noemen we gieren. Hellen heeft gieren als neveneffect. Dit is vervelend bij rechtuit vliegen, want zodra een vleugel even zakt, begint het zweefvliegtuig te gieren en vliegt het de verkeerde kant uit. Bij het inzetten van een bocht is het neveneffect gieren juist gunstig.
HAAKEFFECT
Door een uitslag van de stuurknuppel naar links gaat het rechter rolroer omlaag en het linker rolroer omhoog. De rechter vleugel met het naar beneden uitgeslagen rolroer krijgt meer lift, de linker vleugel met het naar boven uitgeslagen rolroer krijgt minder lift. Het vliegtuig draait als gevolg van dit liftverschil om zijn langsas, waarbij in dit voorbeeld de rechter vleugel omhoog gaat.
Door een uitslag van de stuurknuppel naar links gaat het rechter rolroer omlaag en het linker rolroer omhoog. De rechter vleugel met het naar beneden uitgeslagen rolroer krijgt meer lift, de linker vleugel met het naar boven uitgeslagen rolroer krijgt minder lift. Het vliegtuig draait als gevolg van dit liftverschil om zijn langsas, waarbij in dit voorbeeld de rechter vleugel omhoog gaat.
De rechter vleugel met het naar beneden uitgeslagen rolroer krijgt niet alleen meer lift maar ook een grotere weerstand. Bij de linkervleugel krijg je minder lift en dus ook minder weerstand. Het vliegtuig draait dus niet alleen om zijn langsas, maar als gevolg van het verschil in weerstand ook om zijn topas, en wel naar rechts, met de neus in de richting van de hoge vleugel. Dit effect wordt het haakeffect genoemd, want de hoge vleugel blijft als het ware haken. Om het haakeffect te verkleinen worden differentiaalrolroeren toegepast. Dit houdt in dat de uitslag van het omlaag uitgeslagen rolroer kleiner is dan die van het omhoog uitgeslagen rolroer. Het verschil in weerstand wordt hierdoor kleiner.
Om dit haakeffect in de lucht te demonstreren nemen we een punt in de verte en geven we stuurknuppel naar links.
Je ziet dan dat de neus van het zweefvliegtuig eerst naar rechts (1) draait (haakt) en daarna langzaam naar links (2) terug draait.
Bij handhaving van de helling zal als gevolg van het neveneffect van helling het zweefvliegtuig uiteindelijk naar links gaan gieren. Voor een uitslag van de stuurknuppel naar rechts geldt het omgekeerde.
Dit haken is ongunstig voor het inzetten van een bocht. Om het tegen te gaan, geef je bij het rollen tegelijk voetenstuur (richtingsroer) naar links. Met het richtingsroer corrigeer je dit ongewenste haakeffect. Het richtingsroer zou je ook wel correctieroer kunnen noemen, want om een zweefvliegtuig van richting te laten veranderen gebruik je de stuurknuppel om helling in de richting van de bocht te geven en gebruik je het richtingsroer om er een mooie zuivere bocht van te maken.
Je kunt alleen zuivere bochten vliegen als je tegelijk stuurknuppel en voetenstuur gebruikt.
DE TRIM
Met trimmen bedoelen we dat we de trimhendel zó zetten, dat, wanneer we het vliegtuig met een bepaalde snelheid laten vliegen, dan de tegendruk van de stuurknuppel opgeheven wordt. M.a.w. als we de stuurknuppel los laten, blijft het vliegtuig ongeveer met die ingestelde snelheid vliegen. Dit bevordert het ontspannen vliegen.
Elke vlieger heeft z’n eigen gewicht. Het maakt verschil of iemand van 100 kg voor in een vliegtuig zit of iemand van 70 kg. De eerste moet de stuurknuppel meer naar zich toe trekken om de neus op de horizon te houden. Constant trekken aan de stuurknuppel is vermoeiend. De trim maakt dat constant trekken overbodig.
Bij het vliegen met snelheden van bijvoorbeeld 170 km/h is de stuurkracht hoger en het duwen tegen de stuurknuppel wordt op de lange duur vermoeiend. Het is dan prettiger om de trim zover te verschuiven zodat je niet meer constant tegen de stuurknuppel hoeft te duwen.
Bij zweefvliegtuigen kom je twee verschillende trimmethoden tegen. Bij een deel van de zweefvliegtuigen verstel je met de trimhendel een trimvlakje aan het hoogteroer. Hierdoor wordt een verticale kracht omhoog of omlaag op het hoogteroer uitgeoefend.
Bij andere zweefvliegtuigen is de trimhendel verbonden met een veer die een kracht op de stuurknuppel uitoefent. Verstel je de trim dan verandert de spanning van de veer op de stuurknuppel naar voren of naar achteren.
