für was ist der YAW-Damper gut

[hpfranzen]

Hallo Hans und alle,

soweit ich weiß, tritt die Neigung zu Dutch Rolls bevorzugt bei Fluzeugen mit starker Pfeilung auf.

Happy Landings!

HP

[Rocher Volant]

was mich bei der Sache wundert ist, dass ich diese Taumelbewegung bei Kleinflugzeugen noch nie bewusst beobachtet habe.
Die 172er Cessnas und ähnliche fliegen sich wie ein Traktor, da kann man nicht viel beobachten, aber bei den sensiblen, sehr elegant zu fliegenden Segelflugzeugen habe ich es auch nie bemerkt.

Bei (fast) jedem Flugzeug (real life) kann eine Dutch Roll angeregt werden. Bei der 172er ist sie wahrscheinlich so stark gedämpft, dass man es nicht merkt. Kann ich mir aber eigentlich nicht vorstellen.

Ich hab mal an einem flugmechanischen Experiment mit einer TB10 teilgenommen, bei dem die Abklingdauer der Dutch Roll gemessen wurde.

Das geht so:

- Flieger in ausgetrimmten Geradeausflug bringen
- Hände vom Horn, Füsse von den Pedalen
- Jetzt ein kräftiger Tritt ins Seitenruder bis zum Anschlag, (wahlweise links oder rechs)
- Fuss sofort wieder vom Pedal

Alternativ:
- Voller Querruderausschlag bis zum Anschlag (wahlweise links oder rechts)
- Hand sofort vom Steuerhorn

Jetzt fängt der Flieger richtig an zu eiern (dutch roll) und es dauert einige Sekunden, bis er wieder sauber geradeaus fliegt.

War ganz lustig, die Tüte brauchte ich nicht.

Gruss,
Peter

[Rocher Volant]

soweit ich weiß, tritt die Neigung zu Dutch Rolls bevorzugt bei Fluzeugen mit starker Pfeilung auf.

Das stimmt. Gepfeilte Flügel fachen die Dutch Roll an. Je grösser die Pfeilung, umso ungüstiger der Einfluss.

Peter

[Huss]

Original geschrieben von Carl Josef

Wie unterscheidet sich das Flugverhalten der verschiedenen Flieger bei Yaw-Damper EIN bzw. AUS

Hallo Carl,

Also bei meiner DF737 ist kein Unterschied festzustellen gewesen - ob mit oder ohne,
ich habs vor zwei Tagen ausprobiert.....

Kein schwingen um die Achse - auch nicht bei "hightspeed" - sie fliegt gerade aus - mit oder ohne und die Steuerung hat auch so reagiert wie bei normalerweise bei mir....

Siegfried
--
http://members.chello.at/fligtsim

...mit der echten 737 am 8.9. für einen Tag nach Stockholm? http://www.topdent.cc

[Hans Tobolla]

Hallo miteinander,

Das wäre auch etwas zu viel verlangt, daß nach so einer kräftigen Störung (voller kurzzeitiger Tritt ins Seitenruder) das Flugzeug aperiodisch ausschwingt. Das kriegt man wohl nur mit einer ausgefuchsten elektronischen Reglung hin. Und außerdem, so etwas macht man in aller Regel auch während des Fluges auch nicht.

Ich habe in diesem Zusammenhang was anderes im Sinn: Es reicht eine ganz kleine Störung, und das Flugzeug beginnt periodisch bis zu einer bestimmten Amplitude zu schwingen. Für diesen Fall braucht man wirklich einen elektronischen Schwingungsdämpfer.

Wenn ich mich richtig erinnere, hat die alte F104 auch diese Probleme. Dieses Flugzeug hat aber nur kurze, nicht gepfeilte Stummelflügel. Um die Sache einigermaßen in den Griff zu bekommen, musste nachträglich unten am Rumpf eine Finne angebracht werden., so hat man es mir damals jedenfalls erzählt.

Gruß!

Hans

[Carl Josef]

@SimeonDamit der Yaw-Damper nicht die Ruder-Steuerung behindert, wird i.d.R. ein Hochpaß-Filter in den Gierregler eingebaut, der diese Signale ungedämpft durchläßt. Z.T. wird auch ein Phasenvorlauf des Pedalsignals direkt auf den Ruderservo geführt, das im Gegensatz zum Standardeingangssignal(Pedal + Gierratenrückführung aus dem Gier-Gyro) nicht erst durch den Gierdämpfer geht, bevor es zum Servo kommt.

Halo Simeon,

wenn ich das richtig verstehe müßte also der Yaw Damper auch im Simulator folgendes machen:

Entweder,
er dämpft mittels des Hochpaß-Filters nur die schnelle Gierbewegungen, sei es durch Böen verursacht oder durch unsanfte Pedaleingaben eines (nervösen) Piloten. Langsame Ruderbewegungen (Koordination Kurve, Vorhalten bei Seitenwind) werden nicht behindert.

Oder,
er erkennt wenn eine Gierbewegung durch Pedaleingabe erzeugt wird und dämpft nur eine von außen aufgebrachte, z.B. durch eine Böe. Schnelles oder lansames Seitenruder-Geben wird nicht verhindert.

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@Tobolla was mich bei der Sache wundert ist, dass ich diese Taumelbewegung bei Kleinflugzeugen noch nie bewusst beobachtet habe.Die 172er Cessnas und ähnliche fliegen sich wie ein Traktor, da kann man nicht viel beobachten..

Hans ,

bei der Zlin143L Bild hier habe ich starke Taumelbewegungen im Anflug bei starker Turbulenz beobachten können. Man kann die schwere Maschine (235 hp)in der ganzen Platzrunde einschließlich Landung mit zwei Fingern am Knüppel Fliegen, die Steuerung ist angenehm sensibel und leichtgängig. Die Taumelbewegungen durch Windeinwirkung waren aber aufallend schwer zu korrigieren . Cessna und Katana sind hier völlig problemlos. Ob das aber Dutch Roll-Schwingungen waren (durch Überkorrektur ? ) kann ich nicht beurteilen ,das habe ich damals daraufhin nicht so genau beobachtet. Bei der Zlin tritt übrigens gegenüber der Cesna ein deutliches negatives Wendemoment auf.

Noch etwas : Für die Zlin wird ein Yaw Damper angeboten siehe hier man beachte auch die Strakes (Finnen) hinten unten am Rumpf.

Guß
Carl

[Rocher Volant]

Hallo zusammen,

Das wäre auch etwas zu viel verlangt, daß nach so einer kräftigen Störung (voller kurzzeitiger Tritt ins Seitenruder) das Flugzeug aperiodisch ausschwingt.

Es ist natürlich klar, dass eine Dutch-Roll im normalen Flugbetrieb nicht bewusst angeregt werden sollte. Bei kleinen Einmots sind die Auswirkungen der Dutch-Roll in der Regel nicht so kritisch, so dass die von mir dargestellete "drastische Methode" (sprich voller Seitenruderausschlag) im Rahmen von flugtechnischen Ausbildungen durchaus schon einmal präsentiert wird.

Vielleicht noch etwas Grundsätzliches zur Dutch-Roll (Habe mal in meinen "alten" Unterlagen gekramt): Es handelt sich dabei um eine von drei möglichen Schwingungsformen im Rahmen der dynamischen Seitenbewegung. Solche Schwingungen werden durch Störungen (Böen, Ruderausschlag) angeregt. Die drei Schwingungsformen sind

- die Rolle
- die Spirale
- die Dutch Roll (gekoppelte Roll-, Schiebe- und Gierschwingung)

Bei Verkehrsflugzeugen hat die Dutch Roll die bei weitem wichtigste Bedeutung, da sie bei diesem Flugzeugtyp sehr leicht angeregt werden kann und nur sehr schwach gedämpft ist. Daher sollte der Yaw-Damper (der den Gieranteil der Dutch-Roll dämpft) während des gesamten Fluges in Betrieb sein.

Wenn man sich die Schwingungsgleichung mal näher ansieht, dann stellt man folgende Einflüsse auf die Dämpfung der Dutch-Roll fest:

- Dämpfung fällt mit der Flughöhe
- Dämpfung fällt mit steigender Richtungsstäbiltät
- Dämpfung fällt mit wachsendem Massenträgheitsmoment

Negativen Einfluss auf die Dutch-Roll hat ausserdem die V-Stellung der Flügel und wie von HP bereits angeführt, die Pfleilung der Flügel.

Bei Verkehrsflugzeugen kommen alle oben genannten negativen Effekte zusammen, d.h. bei diesen Flugzeugen wird die Dutch Roll sehr leicht (durch kleinste Störungen) angeregt und klingt nur sehr langsam ab (kleine Dämpfung). Ohne eingeschalteten bzw. bei ausgefallenem Yaw-Damper sind Verkehrsflugzeuge daher meist ziemlich unangenehm zu fliegen.

Solange der Pilot in einem solchen Fall entsprechend sanft korrigiert merkt man als Pax in der Regel nichts davon. Bei der Dutch Roll machen die Tragflügelspitzen bei genauem Hinsehen leichte kreisende Bewegungen gegenüber dem Horizont...

Fällt aber fast keinem auf

Beste Grüsse,
Peter

[Simeon S]

@Carl Josef: Letzteres ist richtig. Vielleicht sollte man aber mal noch erwähnen, daß Dämpfung nicht jegliche Bewegung sofort stark aperiodisch beendet. Damit wäre auch jede Beweglichkeit eingeschränkt. Darum ist immer ein Kompromiß aus gut gedämpfter Bewegung und dennoch guter Agilität wünschenswert. Hauptsache keine gleichbleibende oder in kurzer Zeit aufschaukelnde Bewegung. Z.B. ist die Spiralbewegung bei vielen Flugzeugen faßt indifferent stabil oder sogar leicht instabil. Allerdings ist hier die Zeit in der sich die Rollrate verdoppelt so langsam, daß der Pilot sie ohne große zusätzliche Arbeitslast korrigieren kann.

Leider habe ich im Moment kein Schaltbild vom Gierregler vor mir. Logisch wäre aber neben dem Azimutwinkel (Headingregelung) die Gierbeschleunigung (r Punkt) als Rückführung aufzuschalten. Bei der Taumelschwingung ändert sich r Punkt ständig und kann somit durch entgegengesetzte Ruderausschläge gedämpft werden. Will man nun mit dem Ruder bewußt gieren (Kurve einleiten, Side Slip) wäre die Gierbeschleunigung größer als die der langsameren Taumelschwing. Der Hochpaßfilter verhindert, daß das schnellere (hochfrequente) Signal (schnelle Gierbeschleunigung infolge desr Pedalausschlags) nicht nicht gedämpft wird. Hat sich wiederum z.B. eine konstante Gierrate bei einem Kurvenflug eingestellt (Pedal konstant getreten), ist r Punkt 0 und der Gierdämpfer damit garnicht gefordert.
Was der Gierregler als zu dämpfend erkennt ist insofern nur die vom Gyro gemessene Gierrate bzw. die nach der Zeit abgeleitete Gierbeschleunigung. Eine Rudereingabe ist somit noch kein Grund zum Eingreifen. Erst, wenn sich dadurch eine Bewegung einstellt, entscheidet der Filter, ob der Regler diese Bewegung bekämpfen oder gewären lassen soll.


Happy landings,

Simeon

[Rocher Volant]

Für diejenigen von euch, die etwas tiefer in das Thema einsteigen wollen:

Hier gibt's eine Einführung zum Thema Gierdämpfer (Kap 8.2.1)

Zum Verständnis benötigt man allerdings etwas Basiswissen aus der Flugmechanik und der Regelungstechnik.

Gruss,
Peter

[Simeon S]

Vielen Dank für die interessante Seite Peter. Mein Ansatz bezüglich des Gierdämpfers war so nicht richtig. Die hochfrequenten Anteile (r aufgeschaltet) kommen daher also von der Taumelschwingung und die Rudereingaben bewirken niederfrequente Gierbewegungen. Somit bekommt der Regler (Bild 8.7 Verstärker) also nur Arbeit, wenn ihn das vom Hochpaß durchgelassene hochfrequente Signal der Taumelschwingung erreicht.
Man behält leider nicht alles genau im Kopf - aber zumindest war mein Ansatz mit dem Hochpaß richtig .

MfG

Simeon