Can aircraft keep flying if they lose their only vertical stabilizers?
Die einfache Antwort ist nein. Zunächst einmal hat es kein einziges Ereignis gegeben, bei dem ein Flugzeug nach dem Verlust des Seitenleitwerks in der Luft blieb. Die B-52, die überlebte, tat dies, weil sie noch einen Teil ihres Stabilisators übrig hatte, nachdem ein großer Teil von ihm von der Zelle abgerissen worden war. Ein weiterer Faktor war das Ausfahren des Fahrwerks. Das hintere Fahrwerk der B-52 liegt ziemlich weit hinter dem Schwerpunkt (CG) des Flugzeugs. Das Fahrwerk selbst gab dem Flugzeug eine gewisse Richtungsstabilität. Wenn das gesamte Seitenleitwerk vom Flugzeug abgerissen worden wäre, hätte das Flugzeug das auf keinen Fall überlebt. Der Beweis dafür wurde nur wenige Tage später erbracht, als eine B-52 bei einem operationellen Einsatz ihr Seitenleitwerk verlor und kurz darauf abstürzte.
B-52-Testflug über New Mexico, bei dem ein Teil des Höhenleitwerks verloren ging. Der verbleibende Teil des Höhenleitwerks und das Ausfahren des Fahrwerks halfen, das Flugzeug zu einer sicheren Landung zu steuern.
Der andere sehr berühmte Absturz, bei dem das Höhenleitwerk im Flug getrennt wurde, ist der Fall des Fluges 123 der japanischen Fluggesellschaft. Selbst bei diesem Absturz blieb ein Teil des Höhenleitwerks erhalten. Nach dem Untersuchungsbericht waren etwa 45% des Seitenleitwerks noch am Flugzeug befestigt. Hätte die Flugbesatzung ihre Hydraulik nicht verloren, die es nahezu unmöglich machte, das Flugzeug zu steuern, hätte sie mit Hilfe des verbleibenden Teils des Seitenleitwerks sicher irgendwo gelandet sein können. Aber selbst wenn über 45 % des Seitenleitwerks intakt waren, war das Flugzeug sehr anfällig für das Holländische Rollverhalten. Die Piloten waren in der Lage, dies durch den Einsatz von Differentialmotorleistung und das Ausfahren des Fahrwerks zu dämpfen. Aber auch hier war dem Absturzbericht zufolge die Steuerung der Schwingungen der Vertikalachse zwar etwas gedämpft, aber ein Pilot hätte die Schwingungen nicht allein mit der Triebwerksleistung kontrollieren können, da die Holländerwalzen-Schwingungen aufgrund der inhärenten Verzögerung der Düsentriebwerke viel zu schnell sind, als dass die Triebwerksleistung ihnen hätte entgegenwirken können.
JAL 123 vor dem Absturz. Ein Teil des Seitenleitwerks blieb zwar erhalten, aber das Flugzeug unterlag immer noch großen Schwingungen in der Richtungsachse.
Sehen wir uns nun die technischen Aspekte des Verlustes des Seitenleitwerks an. Die meisten modernen Flugzeuge neigen wegen ihrer gepfeilten Flügel zu einer starken Seitenstabilität. Wenn sie einem Seitenschlupf ausgesetzt sind (relative Luftströmung von einer Seite des Flugzeugs), wird der luvwärtige Flügel weniger gepfeilt. Das heißt, die Luftströmung interagiert mit dem Flügel mit einem geringen Pfeilungswinkel. Dadurch erzeugt er mehr Auftrieb als der andere Flügel, wodurch eine Querneigung entsteht. Der Nebeneffekt davon ist der erhöhte induzierte Widerstand über diesem Flügel, der ein Gieren erzeugt. Dadurch bewegt sich der andere Flügel schneller durch die Luft, wodurch er mehr Auftrieb erzeugt, und das Flugzeug rollt in die entgegengesetzte Richtung und wiederholt den Zyklus. Wenn Sie ein Seitenleitwerk haben, wird dieses holländische Rollen gedämpft. Das liegt daran, dass bei einem Seitenschlupf die Luftströmung über dem Stabilisator versuchen wird, das Flugzeug in die Luftströmung oder den Wind zu lenken, wodurch der Seitenschlupfwinkel auf Null reduziert wird. Und mit Gierdämpfern wird das Seitenruder so gesteuert, dass der Holländerwalze immer entgegengewirkt wird. Ohne den Seitenleitwerk kann das Flugzeug in einem solchen Zustand nicht leicht gezähmt werden, und es wird aufgrund der Holländerwalze, die den Luftwiderstand über dem Flugwerk erhöht, weiter schwingen, was die Steuerung des Flugzeugs extrem schwierig macht.
Die holländische Rolle.
Ein Beispiel für ein Flugzeug, das sein Seitenleitwerk als Ganzes verlor, war der Flug 587 der amerikanischen Fluggesellschaft. Bald nach dem Verlust des Höhenleitwerks stürzte das Flugzeug in einer Spirale in den Boden. Ein weiteres Beispiel ist die mittlere Luftkollision zwischen einer Boeing 757 und einer Tupolev Tu-154 über Deutschland. Als die Tu-154 mit der B757 kollidierte, riss sie über 80% des Höhenleitwerks der 757 weg. Die Piloten der Boeing verloren die Kontrolle über das Flugzeug, und es stürzte ziemlich ähnlich wie beim amerikanischen Flug 587 in den Boden.