How uppstår roderlås?

Normalt är luftflödet över den vertikala stabilisatorn från fram till bak, vilket betyder att den träffar roderets framsida och fungerar för att centrera den. Men den vertikala stabilisatorn är som en liten vinge. I sidoslip kommer luftflödet mer från sidan. Om du glider svans höger, med vänster ror, kommer luftflödet från höger. När den vertikala stabilisatorn stallar, fungerar luftflödet inte längre för att centrera roret: det trycker bara mot det och trycker det bort från mitten.

Rörlås kräver en mekanisk koppling mellan rorpedalen och roret. Med ingen kraft på pedalerna kommer rodret då att flyta till ett jämviktsläge som beror på sidoslipvinkeln och gångjämnkoefficienter för det speciella roderet.

Med tillräcklig sideslipvinkel slår rodret sina avböjningsgränser och fortsätter att röra sig vidare. Om sidovinkeln fortfarande ökar, bestämmer skillnaden mellan maximal avböjning och den teoretiska flytvinkeln (om det inte fanns några mekaniska stopp) den aerodynamiska kraften som roret pressas in i stoppen.

Vid detta tillfälle kommer roderet att visa fullständigt separerat flöde på sin sida, men det ändrar endast gångjärnsmomentderivaten och den resulterande flytvinkeln. Normalt är förhållandet mellan förändringen i sidoslipvinkeln och den resulterande förändringen i flytvinkel mindre än den för små vinklar men ökar över en för större vinklar. Detta innebär att roderet kommer att uppleva en brant gångjärnsmomentökning för små ökar sidovinkeln när den har nått sin maximala avböjning.

Hur långt piloten kan övervinna dessa krafter och få roret tillbaka till neutralt beror på roderens storlek och det dynamiska trycket. Helst skulle han / hon aldrig låta roret flyta, vilket också skulle säkerställa att sidoslipvinklarna blir låga. Men i vissa manövrer som en sidoslip vill du ha höga sidoslipvinklar, och där är ett låst roder ganska normalt.

När jag flyttade på Schempp-Hirth Discus kunde jag antingen sväva försiktigt in i en sidoslip med måttliga vinklar och inget roderlås eller våldsamt svänga flygplanet i sidoslip, vilket resulterade i en högre trimmad sidoslipvinkel och ett låst roder. Rorstyrkor i en svängare är dock låga och slutar detta tillstånd trivialt enkelt.

Jag har också sett en krasch i min karriär när ett testflyg med ett marginellt stabilt flygplan gick fel. Flygplanet flyger på Mach 0,7 och hade en helt mekanisk roderkoppling. Piloten hade tagit fötterna från pedalerna och flygplanet gick in i sidoslip när han gjorde aileron doublets. Först när rudderböjningen hade nått 10 ° försökte han rätta det tillståndet (vid denna punkt var sidoslipningsvinkeln också ca 10 °), men den försämrade riktningsstabiliteten vid högre sidoslip tryckte flygplanet i maximalt 27 ° av sidoslip. Eftersom maximal ruddeböjning var endast 20 ° återfick flygplanet en viss stabilitet med det låsade roderet vid maximal sidoslipvinkel och hamnade i en yaw-osciallation mellan 17 ° och 27 ° av sidoslip. De involverade pedalkrafterna var för höga att övervinna. Tyvärr var svansen en T-svans och skapade ett starkt nedåtgående ögonblick med de högre sidoslipvinklarna, och även stavkrafterna var för höga för att korrigera det. Till slut dyker flygplanet in i marken.