De/Auswirkungen eines Propellers

Dies ist ein Versuch, die häufig gestellte Frage zu beantworten: "Warum zieht mein Flugzeug die ganze Zeit nach rechts?".

Dies tritt nur bei Flugzeugen auf, die ihren Propeller vorne haben. Und Ja, es ist auch in Echt so. Vier verschiedene Phänomene treten bei einem Propellerflugzeug auf, und alle ziehen in die gleiche Richtung. Sie sind:

Der Prop Wash Effekt

Ein Propeller schiebt die Luft nicht einfach horizontal nach Hinten sondern in einer Spirale im Uhrzeigersinn um den Flugzeugrumpf (vom Cockpit aus gesehen). Wenn sich die Luft um das Flugzeug dreht, trifft es links gegen das vertikale Heckleitwerk, was dazu führt, dass das Flugzeug nach rechts zieht. Der Effekt ist Beim Start besonders stark, weil die Luft sich mehr dreht, als dass sie am Flugzeug nach hinten zieht, was wiederrum den hohen Propellerleistungen bei wenig Geschwindigkeit geschuldet ist.

Propellerdrehmoment-Effekt

Der Propeller torque effect (Propellerdrehmoment-Effekt) ist der Einfluss des Propellerdrehmoments auf die Flugzeugbewegung und Steuerung. Er zeigt sich in propellergetriebenen Flugzeugen mit nur einem Kolbenmotor normalerweise in einer Linksdrehtendenz.

Nach der Newtonschen Regel (Physik, 6.Klasse) "Für jede Kraft gibt es auch eine entgegengesetzte Kraft" müsste, wenn sich der Propeller des Flugzeugs im Uhrzeigersinn dreht, das Flugzeug dafür eine Tendenz drehen gegen den Uhrzeigersinn bekommen. Da sich die meisten Flugzeugpropeller im Urzeigersinn drehen (von hinten gesehen), drücken sie durch die Linksbewegung also den linken Flügel nach unten.

Normalerweise ist der Pilot (und Flugzeug) darauf schon eingestellt, dieses auszugleichen und nutzt dann das rechte Querruder.

Es ist wichtig zu wissen, dass sich dieser Drehmomenteffekt in der Neigungsachse äußert. Und die steuert das Querruder. Gegen diesen Effekt bringt es nichts, das Seitenruder zu nutzen (oder zu trimmen). Er muss mit dem Querruder ausgeglichen werden.

Aus dieser Korrektur entsteht jedoch negativer Wenderollmoment, der durch eine Bewegung(oder Trimmung) des Seitenruders ausgeglichen wird (nach rechts).

Bei Flugzeugen mit gegenläufigen Propellern (zwei Propeller, die in entgegengesetzte Richtungen laufen) gleichen Sich die Kräfte der beiden Rotoren aus, wudurch keine Korrektur nötig ist.

Weitere Literatur: (en) Propeller Torque Factor

P-Faktor

Der P-Faktor ist die Bezeichnung für eine asymetrische Propellerbelastung, Das bei hohen Anstellwinkeln das Flugzeug nach rechts ziehen lässt.

Nehmen wir an, ein Propeller, der waagerecht liegt, hat am einen Blatt einen Blattanstellwinkel von -15° nach unten. Das andere Blatt steht dann mit +15° nach oben. Wenn sich jetzt das ganze Flugzeug um 10° nach oben neigt, wird aus dem einen -5°, aus dem anderen +25° im Verhältnis zur (waagerechten) Luft. Wenn jetzt also ein im Uhrzeigersinn drehender Propeller mit der (rechten) nach unten drehenden Seite (von Hinten gesehen) einen höheren Blattanstellwinkel im Verhältnis zur Luft bildet, entsteht dadurch ein höherer Luftstrom und Schub als an dem (linken) nach oben drehenden Propeller. Das verschiebt das aerodynamische Schubzentrum des Propellers nach rechts vom Flugzeugzentrum weg. Je größer der (Flugzeug)Anstellwinkel und stärker der Motor arbeitet, desto stärker zieht das Flugzeug also nach rechts. Dann muss das Seitenruder genutzt (oder getrimmt) werden

Dieser Effekt ist jedoch nicht dauerhaft vorhanden sondern entsteht nur, wenn ein hoher Anstellwinkel entsteht. Da Spundradflugzeuge (mit Heckrad) normalerweise das Heck tieferliegend haben, entsteht beim Start ebenfalls eine P-Faktor-Kraft nach rechts.

Wenn das Flugzeug einen negativen Anstellwinkel(z.B. manchmal im Sinkflug) hat, muss mit dem Seitenruder in die andere Richtung (also nach rechts) gesteuert werden. Aber negative Anstellwinkel sind sehr selten. Aber dieser Effekt ist (fast) immer schwächer, als der "Prop Wash" Effekt.

Drehungs-Präzession

Das ist die Tendenz eines sich drehenden Objektes, dass es sich durch Störungen aus seiner Achse entfernt, entstehend durch die Präzession , ähnlich wie ein Drehkreisel bei schiefer Unterlage. Der Motor und Propeller wirken wie ein großer Drehkreisel. Aber die Drehungs-Präzession (gyroscopic precession) ist in normalen Flugzeugen minimal.

Die Drehungs-Präzession wird häufig mit dem P-Faktor verwechselt. Ein Autor stellt dar, dass der P-Faktor aus vielen einzelnen Effekten entsteht, jedoch nicht aus der Drehungs-Präzession: (en) earthlink.net

Externe Links

• (en) Engine effects and aerodynamic phenomena Recreational Aviation Australia Ground School article über "prop wash," prop torque(Drehmoment), gyro precession (Drehungs-Präzession), p-Factor and und anderen Effekten, die ein zur-Seite-ziehen verursachen.

• (en) http://www.americanparagliding.com/propellerforces.htm Die Kräfte des P-factor, gyro precession und asymmetric blade thrust verbunden mit dem Erscheinen im motorisierten Paragliding.