Von dieser Position weiche ich nur ab wenn mir einer hier nur ein einziges Beispiel nennt bei dem dies anders ist!
Hierbei lassen wir mal unsinnige Anordnungen wie 1m hinter dem Schwerpunkt etc. mal bitte raus. Ich rede von den uns zugänglichen UL′s sowie allen Cessna und Piper Modellen etc.

Nur wegen dem Beispiel... RANS-S12

MOIN schrieb:
Vielleicht habe ich mich nicht klar ausgedrückt. Das Hauptfahrwerk bei 98% aller Flugzeuge (wobei ich jetzt nichtmal sagen könnte wer die fehlenden 2% sind) ist ist so angeordnet das eine stabile Dreipunktlage am Boden erreicht wird. 

Die restlichen 2 Prozent dürften dann unter den Zweisitzern die Cannards (VariEZ, LongEZ, SpeedCannard) sein, die unbeladen aufs Heck gehen würden und daher auf der Nase geparkt werden. Aber wer so einen Flieger fliegt, weiß sicherlich auch um die Besonderheiten ganz gut bescheid. Desweiteren gibt es bei den Flugzeugen mit vielen Belademöglichkeiten (a.k.a. lange nutzbare Zellen) während der Beladung Szenarien bei denen der Flieger aufs Heck geht, weshalb die größeren Cessnas (208, 207, ggfs. schon 210/206) gerne auch mit Sicherungen am Heck beladen werden. Vor allem, wenn die Ladung hinter dem Hauptfahrwerk eingeladen wird. Aber das sagt noch nichts über den Fluggewichtsschwerpunkt aus. 

Die Position ist in der Regel immer hinter dem dem Neutralpunkt und somit meist auch der Masseschwerpunkt (von einigen Vollsymmetrischen Profilen abgesehen.


Der Grund sollte einleuchten.

Aufpassen hier, nicht Flugzeugneutralpunkt und Flügelneutralpunkt verwechseln. Der Fluggewichtsschwerpunkt liegt bei längsstabilen Flugzeugen immer vor dem Neutralpunkt, weshalb man bei Überschreitung der maximalen Schwerpunktrücklage ja auch von einer Unterschreitung der Stabilitätsreserve spricht. Generell funktioniert das so: 
Eine Änderung des Anstellwinkels an einem Profil bewirkt nicht nur eine Änderung des Auftriebsbeiwertes, sondern auch eine Änderung des Nickmoments. Richtig deutlich wird es beim entwickelten Strömungsabriss an der Hinterkante (Landläufig: Trailing Edge Stall), an dem nicht mehr die komplette Profiltiefe an der Oberseite zum Auftrieb beiträgt, sondern nur ein mehr oder weniger großer Teil des Profils, an dem die Strömung noch anliegt und noch nicht abgelöst ist. Die Integration über die Druckverteilung liefert hier eine Kraft, die deutlich vor der Resultierenden liegt, die sich beispielsweise im Reiseflug ergibt. Man ändert also das Nickmoment des Profils und nennt dies Druckpunktwanderung. Nun gibt es allerdings am Profil einen Punkt, an dem sich der Momentenhaushalt bei Änderung des Anstellwinkels nicht ändert. Dies ist der Neutralpunkt. 

Vereinfacht gesagt ist also der Neutralpunkt der Punkt, an dem eine durch eine Anstellwinkeländerung zusätzlich aufgebrachte Kraft angreifen muß, um keine Änderung des Nickmoments zu implizieren. Dies ermöglicht eine recht einfache Betrachtung der Längsstabilität eines Flugzeuges. 

Generell ist es massenbehafteten Objekten eigen, sich um den Schwerpunkt zu drehen. Man konstruiert nun den Neutralpunkt des Flugzeugs (Wo auch die Momentenwirkung des Höhenleitwerks einbezogen wird) hinter den Schwerpunkt. Erhöht eine Störung (eine Boe, Windgradient, Thermik, etc.) nun meinen Anstellwinkel, Erhöht sich auch der Auftriebsbeiwert und - bei durch Massenträgheit konstanter Geschwindigkeit - auch der Auftrieb. Dieser Auftriebszuwachs greift nun am Neutralpunkt an. Da dieser ja hinter dem Schwerpunkt liegt, wird um den Schwerpunkt ein negatives Nickmoment (Nase nach unten) erzeugt, wodurch die Anstellwinkeländerung wieder ausgeglichen wird. Der zusätzliche Auftrieb dreht das Flugzeug quasi wieder in deine Ausgangslage zurück. Andersrum, kommt die Boe von oben und verringert unseren Anstellwinkel und damit den Auftrieb, wird ein positives Nickmoment erzeugt und die Nase geht nach oben, so daß auch hier wieder der ursprüngliche Flugzustand wiederhergestellt ist. Der Pilot muß also für diese Korrekturen nichts tun, und man spricht von einem längsstabilen Flugzeug und einem rückführenden Moment bei Anstellwinkeländerung.

Natürlich kann der Neutralpunkt auch genau auf dem Schwerpunkt liegen. Hier wird bei einer Auftriebsänderung nun kein Nickmoment erzeugt, das Flugzeug fliegt also mit neuem Anstellwinkel weiter, bis eine neue Störung auftritt (oder der Pilot per Höhenruder manuell in den Momentenhaushalt des Flugzeugs eingreift). Das Flugzeug ist indifferent. 

Liegt im dritten Fall der Neutralpunkt vor dem Schwerpunkt, bekommt man ein labiles oder auch instabiles Flugzeug. Bei einer Anstellwinkelvergrößerung zieht der zusätzliche Auftrieb das Flugzeug in einen noch größeren Anstellwinkel. Verringert sich der Anstellwinkel, zieht die Auftriebsänderung am Neutralpunkt einen noch kleineren Ansellwinkel nach sich. Man spricht von einem mitdrehenden Moment. 

Instabile Flugzeuge sind per Hand nicht mehr steuerbar und auf eine rechnergestützte Betätigung der Ruderflächen angewiesen. Aber auch schon stabile Flugzeuge mit sehr geringer Distanz zwischen Schwerpunkt und Neutralpunkt sind sehr anspruchsvoll zu fliegen und können Durchschnittspiloten (Also die Basis der jeder zivilen Flugzeugzulassung) leicht überfordern, weshalb der Flugmechaniker diesen Abstand auch Stabilitätsreserve nennt. Vor allem in Grenzflugzuständen (Stall, Steilkurven mit wenig Geschwindigkeit und hohen Anstellwinkeln) muß man da vorsichtig sein. Gerade bei Flugzeugen, bei denen eine erhöhte Zuladung zu einem schwanzlastigerem Schwerpunkt führt (und das sind viele UL, wie der Eurostar oder die FK14), muß man bei der Beladung aufpassen. Hier passieren durch zu geringe Stabilitätsreserve, also durch zu hohe Schwerpunktrücklage, leider immer wieder tödliche Unfälle. 

Fliegergruß,
TD

Hallo Moin,

> Das Hauptfahrwerk bei 98% aller Flugzeuge... ist so angeordnet das eine
stabile
> Dreipunktlage am Boden erreicht wird.

Ja, aber wie Michael bereits schrieb:
"Pauschalurteile sind selten richtig!"

Als Beispiel seien mal zwei Flieger genannt, die sicherlich
ohne jeden Zweifel eine gescheite Auslegung bzgl. ihres
Schwerpunktes und ihres Flugverhaltens haben:

CT & FK9

Bei der CT ist das Hauptfahrwerk so weit hinter dem
Massenschwerpunkt angeordnet, dass Du beim Rangieren
im Hangar denkst, das Ding hat eine Bugradlast von 100 Tonnen.
Und um die CT am Heck runterzudrücken muss Du Dich gefühlt
richtig draufstemmen.

Bei der FK9 liegt das Hauptfahrwerk deutlich näher an der hinteren
Schwerpunktlage, so dass Du sie bei vollen Heck-Rumpftanks mit einer
Hand am Prop locker auf den Sporn legen kannst - und sie dort auch
liegen bleibt.
Die Bugradlast bei einer FK9 ist generell sehr gering und Du kannst beim
Startlauf schon nach den ersten Metern das Bugrad aus dem "Dreck"
heben, wenn die Piste eine holprige ist.

Trotz dieser großen gefühlten "Unterschiede" liegen beide Flieger in
ihrer jeweiligen Konfiguration satt innherhalb ihrer sehr weiten
Schwerpunktbereiche.


BlueSky9

P.S.:
Ich habe meine FK9 mit entsprechender Beladung schon an der
absolut hinteren Schwerpunktlage geflogen und ich kann
versichern, dass es dabei keine "Überraschungen" gab.
(Nur allzugroße Kapriolen in der nähe der Mindestfahrt
 sollte man doch sicher vermeiden   :)

Super Beitrag, Taildragger, habe dir gleich mal nen fetten Daumen nach oben spendiert. 

Nur das hier stimmt meiner Ansicht nach nicht: 

Instabile Flugzeuge sind per Hand nicht mehr steuerbar und auf eine rechnergestützte Betätigung der Ruderflächen angewiesen.

Menschen können sehr gut instabile Systeme regeln, sie müssen es nur dauernd übern. Du als Spornradflieger müsstest eigentlich ein Lied davon singen können, wenn auch nicht im Flug um die Querachse, sondern beim Rollen um die Hochachse. 

Hier mal ein Bild einer Bleriot: 




Man überlege sich mal, wo hier der Schwerpunkt liegt.  Es gab mal eine Zeit, in der so ziemlich alle Flieger instabil waren um die Querachse. Und sie sind trotzdem geflogen.  Von damals kommt auch noch die mittlerweile völlig veraltete Regel, dass man im Flug den Knüppel niemals gehen lassen sollte. Ein instabiles Flugzeug würde je nach Grad der Instabilität in Sekunden einen Looping (Innen oder Außenloop) fliegen. 

Bei modernen stabile Flugzeugen ist es meiner Ansicht nach sogar sicherer, den Knüppel gehen zu lassen. Insbesondere beim Motorausfall macht das Flugzeug dann automatisch das richtige, nämlich die Nase senken und wieder Fahrt aufnehmen, während Piloten instinktiv oft das genaue Gegenteil tun.  Ein aerodynamisch stabiles Flugzeug würde auch niemals von sich aus in den Stall fliegen. Sie müssen regelrecht dazu gezwungen werden. 

Karl-Alfred_Roemer schrieb:
Super Beitrag, Taildragger, habe dir gleich mal nen fetten Daumen nach oben spendiert. 

Nur das hier stimmt meiner Ansicht nach nicht: 

Instabile Flugzeuge sind per Hand nicht mehr steuerbar und auf eine rechnergestützte Betätigung der Ruderflächen angewiesen.

Menschen können sehr gut instabile Systeme regeln, sie müssen es nur dauernd übern. Du als Spornradflieger müsstest eigentlich ein Lied davon singen können, wenn auch nicht im Flug um die Querachse, sondern beim Rollen um die Hochachse. 

Hier mal ein Bild einer Bleriot: 




Man überlege sich mal, wo hier der Schwerpunkt liegt.  Es gab mal eine Zeit, in der so ziemlich alle Flieger instabil waren um die Querachse. Und sie sind trotzdem geflogen.  Von damals kommt auch noch die mittlerweile völlig veraltete Regel, dass man im Flug den Knüppel niemals gehen lassen sollte. Ein instabiles Flugzeug würde je nach Grad der Instabilität in Sekunden einen Looping (Innen oder Außenloop) fliegen. 

Bei modernen stabile Flugzeugen ist es meiner Ansicht nach sogar sicherer, den Knüppel gehen zu lassen. Insbesondere beim Motorausfall macht das Flugzeug dann automatisch das richtige, nämlich die Nase senken und wieder Fahrt aufnehmen, während Piloten instinktiv oft das genaue Gegenteil tun.  Ein aerodynamisch stabiles Flugzeug würde auch niemals von sich aus in den Stall fliegen. Sie müssen regelrecht dazu gezwungen werden. 

Nee, KAR,

jetzt überziehst du aber etwas mit Deinr Kritik; an TDs Klasse-Beitrag gibts m.E. nichts zu kritisieren:

Wenn Schwerpunkt und Neutralpunkt enger zusammenrücken, die Stabilitätsrreserve quasi gegen NULL geht, ist das i.d.R. wie Motorradfahren mit einem Superbike bei Glatteis - auch keine definierte Rückmeldung des Fahrzustandes - und insofern beim Fliegen die Vorstufe zu Flachtrudeln ohne Trudelschirm, wenn steuerttechnisch auch nur der geringste Fehler gemacht wird. Über die dazu erforderlichen Reaktionszeiten verfügt der Mensch i.d.R. nicht.

Sorry, aber Du vergleichst zur Stützung Deiner These Äpfel mit Birnen, nämlich Querrudersteuerung durch Flügelverwindung mit der durch Profilveränderung per Klappen.

PS: Die Bleriot ist sehr schön; und diese Optik - konsequent auf ULs angewendet - hätte uns mit diesem nostalgischen Pfund sehr sicher vor vielen Anfeindungen und Restriktionen bewahrt. Der typisch deutsche und daher permanent latent neidische Bürger hätte dann nur noch mit den Ausführungen von TD gefüttert zu werden brauchen, um ihn sehr sicher urplötzlich verstummen zu lassen. Das gilt auch für die meisten Journalisten und Nestbeschmutzer, die wir für diese kontraproduktive "Arbeit" des Kannitverstan auch noch bezahlen dürfen..

Gruß hob

Ich bin gerade unterwegs und die Bedienung des Forums per SmartPhone lässt doch zu wünschen übrig.  Nur soviel: Die Blériot XI ist statisch längsstabil. Es stimmt zwar, daß der Neutralpunkt eines dünnen Profils in der Nähe der Lambdaviertellinie zu finden ist, aber das bezieht sich nur auf den Profilneutralpunkt. Das Höhenruder spielt für die Lage des Flugzeugneutralpunktes eine entscheidende Rolle. Bei der Blériot XI liegt dieser bei etwa 50% MAC und der Fluggewichtsschwerpunkt zwischen 40 und 50% MAC, der Flieger ist also statisch längsstabil. 

Daß er von seinem Piloten eine Menge Fähigkeit abfordert liegt nicht an dem Stabilitätsmaß.

Fliegergrüße,
TD

Bei der Blériot XI liegt dieser bei etwa 50% MAC und der Fluggewichtsschwerpunkt zwischen 40 und 50% MAC, der Flieger ist also statisch längsstabil.

TD, danke für deine Antwort. Weißt du das, oder ist das nur eine Schätzung?   Kennst du jemanden persönlich, der mal eine solche Bleriot geflogen hat? 

Ich habe es nicht selber errechnet. Die Daten kommen vom Shuttleworth. Rob Erdos hat für die EAA in 2011 ein Flugtest einer Replik mit originalen Spezifikationen (inkl. Anzai 3-Zylinder) erstellt. Der Schwerpunkt wurde zwischen 45% MAC und 47% MAC bestimmt und der Neutralpunkt zu 50% MAC.

Also: Ja, ich weiß das und habe nicht geraten.

Fliegergrüße, 
TD

OK. Dann wird zumindest die Replik tatsächlich stabil fliegen. Wahrscheinlich wäre es auch gar nicht möglich, ein instabiles Flugzeug zuzulassen. Und wer merkt schon, wenn der Motor 10 oder 20cm weiter vorne befestigt ist. ;-)
Aber selbst dann ist es noch erstaunlich, dass das Ding stabil fliegen soll. 

Die Blériot XI war ja kein Einzelstück und wurde häufiger in Lizenz gebaut. Es existieren also durchaus Pläne, nach denen die Replik gebaut wurde. Ich denke nicht, daß man dort das Design geändert hat, vor allem wenn man danach die ursprünglichen Flugeigenschaften ermitteln möchte. 

Ferner sprach ich von statischer Längsstabilität, welche selber notwendige, aber nicht hinreichende Bedingung für stabiles Flugverhalten ist. Die Blériot XI hat vor allem damit zu kämpfen, daß die Gradienten der Steuerkräfte wider der Änderung im Momentenhaushalt sind, neben der überaus schwachen Motorisierung einer der Hauptgründe für das unbequeme Flugverhalten. 

Fliegergrüße, 
TD