FlightGear-Dokumentation/ Grundlagen

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Die Grundlagen beim Fliegen

Der Trick ist, nur leichte Steuerungen vorzunehmen. Je größer die Ausschläge, desto schwieriger ist es, das Flugzeug aus der Situation in eine normale Lage zu bringen.

Steuerelemente

Ein Flugzeug ist um drei Achsen frei beweglich im Luftraum. Dies sind die Längsachse, die Querachse und die Hochachse. Um sich um eine dieser Achsen zu drehen, sind Steuerelemente (Ruder) an verschiedenen Stellen des Flugzeugs angebracht. Diese Ruder und deren Funktionen werden im Folgenden genauer erläutert.

Höhenruder

Das Höhenruder befindet sich am Ende des Flugzeuges, am Flugzeugschwanz. Es verläuft ebenso wie die Flügel horizontal. Durch einen Ausschlag (Drücken am Knüppel / ↑) wird der Auftrieb hinten vergrößert, die Nase neigt sich nach unten. Durch eine Wegnahme (Ziehen am Knüppel / ↓) wird er vermindert, man neigt sich nach oben. Somit entsteht eine Bewegung um die Querachse. Jedoch kann man nicht nach „oben“ fliegen, indem man die Nase stark nach oben „zieht“, denn dadurch, dass das Flugzeug steigt, verliert es Energie und wird langsamer. Wenn man zu steil nach oben fliegt, wird das Flugzeug irgendwann zu langsam. Die Strömung an den Flügeln, die für den Auftrieb sorgt, lässt nach und das Flugzeug „sackt durch“, das heißt es verliert etwas Höhe. Passiert dieses Durchsacken in Bodennähe, kann das zum Absturz führen.

Wenn man den Steuerknüppel von sich weg drückt, fliegt das Flugzeug dem Erdboden entgegen und wird schneller. Mit dem Höhenruder wird also auch die Geschwindigkeit gesteuert. Andersherum gilt übrigens auch, dass ein Flugzeug mit Vollgas steigen wird, obwohl das Höhenruder neutral gestellt ist, also die Nase in Richtung Horizont zeigt. Dreht der Motor im Leerlauf, wird das Flugzeug sinken. In diesem Fall muss man sogar etwas drücken, da das Flugzeug sonst zu langsam wird.

Ein Flug in konstanter Höhe mit konstanter Geschwindigkeit kann aus diesem Grund nur durch ein Anpassen von Fluglage und Antrieb durch Höhenruder und Gasregelung erreicht werden. Da es sein kann, dass das Höhenruder während eines langen Horizontalfluges lange in einer bestimmten Stellung gehalten werden muss, gibt es die sogenannte Trimmung, die das Höhenruder so einstellt, dass es ohne Krafteinwirkung des Piloten in dieser Stellung bleibt.

Seitenruder

Das Seitenruder befindet sich am Schwanz(ende des Flugzeuges) des Flugzeuges, zeigt aber in der Regel nach oben und erlaubt ein Drehen des Flugzeuges um die Hochachse, eine Bewegung der Nase nach links oder nach rechts (am Boden das Lenken). Das Seitenruder wird mittels Pedalen gesteuert, bei Tastatursteuerung mit den Tasten 0 und Enter im Nummernblock. Das Seitenruder allein wird selten genutzt, da zum Fliegen von Kurven ein Rollen des Flugzeuges (ein Neigen eines Flügels) die stabilere und energetisch günstigere Alternative darstellt. Nur in extremer Bodennähe, zum Beispiel im Ausschweben kurz vor dem Aufsetzen bei der Landung, wenn ein Rollen nicht möglich ist, weil dabei ein Flügel auf den Boden aufsetzen könnte, wird die Richtungssteuerung mit Hilfe des Seitenruders durchgeführt.

Wird bei höheren Geschwindigkeiten das Seitenruder ausgelenkt, dreht sich der Flugzeugrumpf, die Flugrichtung wird jedoch erst nur minimal geändert. Das hat zur Folge, dass das Flugzeug dem Fahrtwind seine Seite entgegenstellt, was zu großem Luftwiderstand führen kann. Ein Kurvenflug wird hierdurch zunächst nicht erreicht. Allerdings führt ein Ausschlagen des Seitenruders dazu, dass der „kurvenäußere“ Flügel etwas schneller bewegt wird und somit mehr Auftrieb erhält, während sich der „kurveninnere“ im Windschatten des Rumpfes befindet und weniger Auftrieb erzeugt. Hierdurch kommt es zu einem Rollen des Flugzeuges in Richtung des gesteuerten Seitenruders, man spricht von einem positiven Schiebe-Roll-Moment (= Seitenruder-Sekundäreffekt).

Querruder

Die Querruder befinden sich an den Hinterkanten der Flügel. Bewegt der Pilot den Steuerknüppel nach links (oder drückt die linke Pfeiltaste), schlägt das linke Querruder nach oben aus, das rechte nach unten. Dadurch kommt es am linken Flügel zu verringertem Auftrieb, während der rechte höheren Auftrieb erhält. Das Flugzeug rollt somit nach links (es lässt also den linken Flügel hängen, während der rechte in die Höhe zeigt). Im Flug wird das Flugzeug in dieser Position beginnen, eine Linkskurve zu fliegen. Allerdings erzeugt der Ruderausschlag ein so genanntes negatives Wendemoment, weil der Flügel, der nach unten ausschlägt, geringeren Luftwiderstand erzeugt als der andere. Aus diesem Grund dreht sich das Flugzeug in die entgegengesetzte Richtung. Um einen stabilen und widerstandsarmen Kurvenflug zu erreichen, muss dieser negative Moment durch gleichzeitigen Ausschlag des Seitenruders in die gleiche Richtung wie das Querruder aufgehoben werden.

Fazit: Eine schöne, möglichst widerstandsarme Kurve kann nur durch das Zusammenspiel von Quer- und Seitenruder erreicht werden.

(Oft zieht der Motor das Flugzeug aber so schnell wieder in die richtige Richtung, sodass auf das Seitenruder, dass leider schwer zu bedienen ist, im Flug erst einmal verzichtet werden kann.)

Mit der Kommandozeilenoption --enable-auto-coordination lässt sich das Seitenruder mit dem Querruder verbinden, was die Steuerung deutlich einfacher macht. Dadurch können die positiven Effekte beider Ruder sehr einfach ausgenutzt werden.

Geradeausflug

Instrumente beim Geradeausfliegen.

Beginnen wir mit der normalen Fluglage. Dabei sehen wir alle Instrumente im neutralen Bereich. Das heißt:

• Fluglageanzeiger neutral
• Libelle zwischen den Linien
• Tacho im grünem Bereich
• Höhenmesser auf einer Höhe
• Vario auf null
• Kompass dreht sich nicht
• Trimmung eingestellt
• genug Tank noch und Kühlwassertemperatur im grünem Bereich
• Klappen eingefahren
• Alle elektrischen Geräte funktionieren.

In Segelflugzeugen mit kaum Instrumenten sucht man sich einen Punkt in der Landschaft aus und fliegt auf ihn zu, um die Richtung zu halten.

Steigen

Die Höhe macht’s aus, ob es Spaß macht, nach unten zu schauen. Zum Steigen machen wir folgendes:

• Flugzeug aus evtl. Kurve ausrollen lassen.
• Klappen einfahren
• mehr Gas
• Das Heben der Nase beobachten und, sobald der gewünschte Anstellwinkel erreicht ist, alle Ruder wieder in Neutrallage bringen.
• 100 Fuß (30 Meter) vor dem Erreichen der erwünschten Höhe drücken und das Flugzeug in die normale Lage bringen.
• Gas wegnehmen
• Prüfen, ob alle Instrumente wie beim Geradeausflug stehen.

Sinken

Irgendwann wird’s auch anstrengend in FG zu fliegen und wir wollen runter, zum Beispiel weil wir einen unbekannten Flugplatz erreicht haben. Der Sinkflug beginnt aus einer horizontalen Lage.

• Motor auf Leerlauf
• evtl. Klappen ausfahren [Alt-6]
• Nase des Fluglageanzeigers auf der Horizontlinie bis zu ersten unteren Referenzmarke

Kurven

In der Nähe mancher Flughäfen wirst du sicher auch ein paar höhere Bauten sehen, lass’ uns sie doch mal umkreisen.

• Wir beginnen den Kurvenflug aus dem Horizontalflug.
• Eigentlich interessiert uns nur, dass man sich um die Hochachse (Y-Achse) dreht. Dazu werden die Seitenruder verwendet, im Flugzeug die Pedale. Nicht mit den Pedalen versuchen, Gas zu geben. ;-)
• Wenn wir jetzt das Seitenruder nach rechts ziehen, dreht sich das Flugzeug, doch wie herum? Vielleicht ist es nicht deutlich genug, jedenfalls ohne Motor (Segelflugzeug) wird man kurz nach links drehen und danach erst nach rechts. Dieses „Phänomen“ nennt sich negatives Drehmoment.
• Es tritt wegen des erhöhten Widerstands (wegen der schnelleren Luftgeschwindigkeit) am Rand der Tragflächen „kreisaußen“ auf.
• Trotzdem fliegen wir immer noch keine saubere Kurve, da das Flugzeug schiebt. Das bedeutet, die Fliehkräfte, die beim Kreisen auftreten, wirken genau nach außen. Dem kann man entgegenwirken, indem man das Querruder betätigt.
• Ändere die Querneigung auf 20° und alles ist im Lot. Das bedeutet, die Libellenkugel zeigt im Flugzeug nach unten.

Jetzt noch mal zusammengefasst

1. Horizontalflug
2. Seitenruder und Querruder gleichzeitig, gleichsinnig
3. Querneigung erreicht, Querruder neutral
4. ca. eine Sekunde später Seitenruder neutral

Der 4. Schritt ist wichtig, da erst einmal das Seitenruder gebraucht wird, um das Drehmoment unschädlich zu machen.

Was du jetzt machst, nennt sich auch rollen. Irgendwann hast du dich aufgerollt, also kannst du dich jetzt auch wieder „ausrollen“.

1. Seitenruder und Querruder gleichzeitig, gleichsinnig in Gegenrichtung
2. Horizontallage erreicht, Querruder neutral
3. ca. eine Sekunde später Seitenruder neutral

Starten

Ich vermute mal, dass du die ganze Zeit auf irgendeine Weise schon hochgekommen bist, vielleicht aber nicht ganz richtig. Auf jeden Fall stehst du schon mal auf der Startbahn.

Vorher geht man noch eine kurze Klarliste durch.

• Startbahn frei
• Kursanzeige korrekt
• Klappen eingestellt, bei kurzer oder weicher Landebahn evtl. auch ausgefahren
• (Parkbremse angezogen bei Kurzstart)

Wenn man auf der Piste steht, ist der Tower bereits über alle Abflugmodalitäten aufgeklärt (diese werden an der Rampe besprochen). Trotzdem benötigt man noch eine Starterlaubnis. Diese erhält man durch eine Meldung der folgenden Form:

• „Hannover Tower, Delta Alpha India Romeo Yankey (D-AIRY), abflugbereit an Piste 9R.“

Und dann kommt so etwas wie:

• „D-AIRY, Verlassen Sie Kontrollzone über November, Wind 015 Grad 8 Knoten, Piste 9R, Start frei.“

Man bestätigt dies durch Wiederholung:

• „D-AIRY, Verlasse Kontrollzone über November, Piste 9R, Start frei.“

• Ladedruck aufbauen.
• Bremse lösen (falls angezogen).
• Flugzeug in der Mitte der Startbahn halten, bei Spornradflugzeugen auch durch Differentialbremsen, bei steuerbarem Bugrad nur durch die Bugradsteuerung über die Pedale.
• Bei Annäherung an die Abhebegeschwindigkeit Bugrad entlasten und Nase in Steigfluglage bringen (diese variiert je nach Flugzeugtyp).
• Bei Feststellen einer positiven Steigrate das Fahrwerk einfahren.
• Bei Überfliegen aller Hindernisse Klappen einfahren (falls diese ausgefahren waren).

Das war’s schon, jetzt kannst du eine Platzrunde machen oder weiter fliegen.

Platzrunde

Die Platzrundenhöhe kann von Flugplatz zu Flugplatz unterschiedlich sein, für Flugzeuge wie eine Cessna 172 sind 1000 ft über Grund allgemein üblich. Nach dem Start wird eine Linkskurve mit einer Querneigung von 20° geflogen (allerdings nicht, wenn links geschlossener Flugraum ist oder man weiß, dass parallel noch eine Startbahn oder Einflugschneise ist, z. B. eine Segelflugbahn; in diesem Fall fliegt man rechts herum). Wenn man nach einer Kursänderung um 90° wieder geradeaus fliegt, wird die Stoppuhr gestartet. In 500 ft über Grund (sichere Flughöhe) schalten wir die Landescheinwerfer und die elektrische Kraftstoffpumpe (nur bei Tiefdeckern vorhanden) aus. Nach beispielsweise einer Minute Flugzeit (Platzrundengröße variiert je nach Flugplatz) folgt wieder eine Kurve um 90° – im selben Drehsinn wie die erste. Jetzt fliegt man parallel zur Startbahn, aber in Gegenrichtung. Auf der Hälfte der Startbahn fahren wir die Klappen auf die erste Stufe und das Fahrwerk aus. Wir schalten die Landescheinwerfer und – falls vorhanden – die elektrische Kraftstoffpumpe ein und ziehen die Vergaservorwärmung (falls vorhanden) in die Position „warm“. Wir fliegen parallel zur Startbahn und schauen nun nach hinten links, bis die Landebahnschwelle auf 7:30 Uhr ist, dann drehen wir noch mal zum Flugplatz hin und fahren die Klappen auf die zweite Stufe. Es wird begonnen zu sinken. Der Sinkwinkel wird durch Anpassung der Leistung so angepasst, dass wir gerade die Landebahnschwelle erreichen. Falls man zu tief ist, kann man den Weg zur Landebahn (falls nicht aus Lärmschutzgründen verboten) auch leicht „abkürzen“. Nach einer letzten Kurve in den Endteil fahren wir die Klappen vollständig aus und das Landen beginnt.

Landen

Gelandet wird immer möglichst gegen den Wind.

Endanflug-Check:

• Fahrwerk ausgefahren!
• Klappen ausgefahren.
• Gemisch voll angereichert.
• Nase horizontal bis –5°
• gegen Seitenwind vorhalten.

Aufsetzen:

• abfangen (am Knüppel ziehen)
• ausschweben
• [Klappen einfahren erleichtert Kurzlandungen]
• aufsetzen (nach der weißen Schwelle auf dem Asphalt)
• mit der minimal erforderlichen Bremskraft bremsen
• von der Piste verschwinden, auf den Taxiway.

Tipp: Es ist, gerade bei dem Standardflugzeug Chessna 172p, empfehlenswert, erst bis zu einer mehr oder weniger niedrigen Geschwindigkeit auszurollen und danach zu bremsen. Falls nicht, kann es passieren, dass das Flugzeug sofort aus der Kontrolle gerät und von der Bahn abkommt.

Da du jetzt die Grundlagen kennst, sollten wir jetzt unseren ersten gemeinsamen Flug wagen.