Trimmung - Achsen - Stabilizer - Elevator

Verborgene Kräfte: Die Trimmung

Tim Takeoff
10.05.2019
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3 Minuten

Ein Verkehrsflugzeug in die Luft zu bekommen ist eine Sache, es dann aber auch gezielt, in den engen Lufträumen und unter allen Bedingungen sanft und sicher zu steuern, ist eine andere. Eines der wichtigsten Systeme für Mensch und Maschine ist die Trimmung.

Seit dem Beginn der Fliegerei verwenden die Konstrukteure mechanische Hilfen, um die Kräfte an den Rudern, die über den Steuerknüppel vermittelt werden, zu reduzieren. Mithilfe von Federn, Seilzügen oder elektrischen Helfern kann man so das Flugzeug um eine, oder mehrere, Achsen fein einstellen. Traurige Aufmerksamkeit erlangte das Trimmung nicht zuletzt wegen der Zwischenfälle an Boeings 737 MAX. Ein automatisches Trimmsystem hat hier zu zwei schwerwiegenden Abstürzen geführt. Ihr könnt hier mehr darüber nachlesen.

Die Achsen

Bei den „Achsen“ eines Flugzeuges spricht man insgesamt von drei imaginären „Stangen“. Von der Nase zum Heck verläuft die sogenannte Längsachse. Mit den Querrudern an den Flügeln, kann das Flugzeug um diese Längsachse herum „Rollen“. Senkrecht zu dieser Achse verläuft die „Hochachse“, welche mit dem Seitenrudern am Heck ausgesteuert wird. Für das Hoch und Runter ist das Höhenruder verantwortlich. Mit ihm steuert der Pilot die Neigung um die Querachse, welche (bildlich betrachtet) durch den Flügel hindurch fungiert.

Die Trimmung am Höhenruder

Bei kleineren Flugzeuge ohne Autopilot, wie Segel- oder kleinere Motorflugzeuge, reicht oft eine einfache Trimmung des Höhenruders aus. Der Pilot möchte das Höhenruder zum Steigen ziehen oder zum Sinken drücken. Auch wenn man höhere Geschwindigkeiten fliegen möchte, muss das Höhenruder kontinuierlich leicht nach unten ausgeschlagen sein, damit das Flugzeug nicht steigt, anstatt schneller zu werden.

Weit verbreitete Technik

Um nun diese Steuerdrücke nicht die ganze Zeit mit bloßer Muskelkraft aushalten zu müssen, gibt es die Trimmung. Es gibt die unterschiedlichsten Systeme, da es auch unterschiedliche Höhenruder gibt. Ein „Pendelruder“ lässt sich beispielsweise über eine Feder in der Steuerung oder hydraulisch bewegen. Ein „gedämpftes“ Ruder, verfügt oft über eine „Flettner-“ Trimmung. Hierbei wird ein weiteres kleineres Ruder am Höhenruder montiert. Über die Trimmung schlägt dieses kleinere Ruder in die entgegengesetzte Richtung aus. Es hält so das große Haupt-Ruder in Position und vermindert die Steuerdrücke.

Höhenrudertrimmung am Verkehrsflugzeug

In einem Verkehrsflugzeug haben wir meistens eine Kombination aus mehreren Systemen. Diese sind im Normalbetrieb hydraulisch betätigt. Das Höhenruder selbst besteht aus zwei voneinander abhängigen Systemen. Zum einen kann das gesamte Ruder (Stabilizer) als eine Art „Pendelruder“ in einem gewissen Grad über eine Spindel hydraulisch verstellt werden. Zum anderen verfügt es über ein gedämpftes Ruder, den „Elevator“. Dieser ist in direktem Kontakt zum Steuerhorn des Piloten, und setzt Befehle unverzüglich in einer Änderung der Fluglage um. Bei modernen „Fly-By-Wire“ Flugzeugen erfolgt der Befehl elektronisch. Am Steuerknüppel einer Boeing beispielsweise verfügt der Pilot über Trimmschalter.

Aerodynamische Perfektion

Praktisch betrachtet: Möchte der Pilot steigen, zieht er zunächst am Höhenruder. Der Elevator schlägt nach oben aus, die Nase des Flugzeuges hebt sich. Da der Pilot nun nicht ständig am Höhenruder ziehen möchte, betätigt er die Trimmung. Damit fährt das ganze Ruder den Stabilizer in eine andere Position, das Höhenruder muss jetzt nicht mehr ausschlagen, da das ganze Ruder perfekt in der Luftströmung liegt. Dies hat nicht nur den Vorteil, dass der Pilot sich wieder anderen Aufgaben widmen kann, sondern reduziert auch den aerodynamischen Widerstand des Flugzeuges.

Automatisch und redundant

Schaltet man den Autopiloten hinzu, macht er grundsätzlich dasselbe. Er arbeitet immer mit dem Elevator, und trimmt anschließend mit dem Stabilizer den Flugzustand perfekt aus. Das Höhenruder selbst ist in den meisten Fällen mit zwei unabhängigen Hydraulikkreisläufen verbunden. Sollte die Hydraulik einmal komplett ausfallen, ist es auch bei modernen Fly-By-Wire Flugzeugen noch über Not-Steuerseile mit dem Steuerhorn des Piloten verbunden.

Beim Verkehrsflugzeug kann natürlich um alle Achsen getrimmt werden. Jede Achse kann also während des Fluges fein eingestellt werden, um den Widerstand gering zu halten, oder minimale Ungleichmäßigkeiten in der Gewichtsverteilung zu berücksichtigen. Damit gewährleistet man exakte Flugführung und nicht zuletzt einen ruhigen Flug für den Passagier.


von Tim Takeoff

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