Was ist Pitching-Moment?
Flugzeuge, die sich durch die Luft bewegen, entwickeln einen Auftrieb oder eine Kraft nach oben, die das Gewicht überwindet, indem sie sich über die Flügel bewegen. Eine Möglichkeit, wie sich ein Flugzeug bewegt, besteht darin, dass sich die Nase oder die Vorderseite des Flugzeugs nach oben oder unten bewegt, was häufig als Neigung bezeichnet wird. Das Nickmoment ist eine Messung der Auf- und Abbewegung für verschiedene Luftwinkel über den Flügeln, die als Anstellwinkel bezeichnet werden.
Die meisten Starrflügler haben zwei oder vier Flügel in der Mitte des Rumpfes, der den Hauptteil des Flugzeugs ausmacht. Flügel haben bewegliche Querruder, die die Flügel nach oben oder unten bewegen, was als Rollen des Flugzeugs bekannt ist. Es gibt einen horizontalen Stabilisator mit einem beweglichen Höhenruder am Heck oder am Heck des Rumpfes, um die Neigung nach oben oder unten zu steuern. Der horizontale Stabilisator sieht in einer flachen oder horizontalen Position oft wie ein kleinerer Flügel auf jeder Seite des Hecks aus.
Ein vertikaler Stabilisator mit einem beweglichen Ruderblatt ist vertikal vom horizontalen Stabilisator angeordnet, um die Nase hin und her zu bewegen, was eine Gierkontrolle darstellt. Alle beweglichen Flächen sind mit einem Steuerrad oder Steuerknüppel und mit Ruderpedalen verbunden, die von den Füßen des Piloten gesteuert werden. Der Pilot kann sich neigen oder rollen, sich nach links und rechts drehen und die Nase mit den Bedienelementen gieren oder hin und her bewegen.
Wenn sich das Flugzeug aufgrund von Bewegungen im Aufzug, Motorleistung oder Wetterturbulenzen auf- oder abbewegt, ändert sich der Anstellwinkel für die über die Tragflächen und den horizontalen Stabilisator strömende Luft. Der horizontale Stabilisator ist als umgedrehter Flügel konzipiert und erzeugt ein Nickmoment nach oben, um die Nase nach unten zu drücken. Andere Teile des Flugzeugs versuchen, die Nase aufgrund von aerodynamischen Kräften nach oben zu drücken, da sich Luft über die verschiedenen Oberflächen bewegt.
Kräfte, die durch den Horizontalstabilisator erzeugt werden, werden oft als Drehmoment bezeichnet, das ein Maß für die Kraft multipliziert mit dem Abstand von einem Drehpunkt ist. Der Drehpunkt bei Flugzeugen ist normalerweise der Schwerpunkt, der ein imaginärer Punkt ist, an dem das Flugzeug angehoben werden und sich in perfektem Gleichgewicht befinden könnte. Das Gewicht, das Gepäck und der Treibstoff des Passagiers ändern den Schwerpunkt oder den Schwerpunkt. Die Piloten berechnen, ob ihr Flugzeug innerhalb eines akzeptablen Bereichs von Schwerpunkten fliegt.
Das durch den Horizontalstabilisator erzeugte Nickmoment tritt bei einem Flügel auf, der viel kleiner als die Hauptflügel ist. Dies ist aufgrund der Drehmomentberechnung möglich. Für eine gewünschte Kraftmenge kann der Flügel kleiner sein, da er weiter vom Schwerpunkt entfernt ist. Fast alle Flugzeuge haben aus diesem Grund ein langes Heck mit horizontalen und vertikalen Stabilisatoren am hinteren Ende.
Wenn der Anstellwinkel zu groß wird, strömt die Luft nicht mehr gleichmäßig über die Ober- und Unterseite des Flügels. Turbulenzen treten auf, die Luft strömt nicht mehr am Flügel entlang und der Flügel erzeugt keinen Auftrieb. Dies ist als aerodynamischer Stall bekannt, und das Flugzeug kann keinen geraden Flug mehr aufrechterhalten. Die CG-Baureihe wurde von den Herstellern sorgfältig entwickelt und getestet, damit die Nase eines Flugzeugs beim Auftreten eines Strömungsabrisses abfällt. Dies ermöglicht dem Flugzeug, Geschwindigkeit zu gewinnen und den Luftstrom über die Tragflächen und das Leitwerk wiederherzustellen, und wird durch das geplante Nickmoment des Flugzeugs verursacht.
Wenn ein Pilot vor dem Flug versehentlich zu viel Gewicht nach hinten aufbringt, kann sich ein Flugzeug möglicherweise nicht von einem Stall erholen. Der horizontale Stabilisator kann nicht genug Schub entwickeln, um das Übergewicht zu überwinden und die Nase zu senken. Dies ist als Heck- oder Heckschwerpunktbedingung bekannt und ist sehr gefährlich, wenn sie nicht vom Piloten korrigiert wird.
Das Nickmoment kann sich auch durch bodennahe aerodynamische Effekte ändern, die als Bodeneffekt bezeichnet werden. Der Bodeneffekt wird durch Änderungen der Luftbewegung über und unter den Flügeln verursacht und wirkt sich auf den Auftrieb und das Nickmoment aus. Dies kann dazu führen, dass sich die Nase kurz vor der Landung neigt und Unfälle verursacht, wenn der Pilot dies nicht versteht.