kardanisch auslenken
Englisch: gimbal
Ein Strahltriebwerk an einer kardanischen Aufhängung so bewegen, dass Nickaus- und Giermomente für Korrektionen entstehen.
Gimbal: einen Triebwerk schwenken, um das Flugzeug zu steuern
Gimbal bedeutet, ein Strahltriebwerk an seinen Lagerpunkten zu kippen oder zu drehen, um die Richtung seines Schubvektors zu ändern. So kann ein Pilot oder ein Steuersystem Nickmomente und Giermomente erzeugen, ohne separate Steuerflächen oder zusätzliche Triebwerke zu benötigen. Das Triebwerk selbst wird zum Steuermechanismus.
Flugzeuge mit schwenkbaren Triebwerken sind in der Regel auf einem Gimbal-Mount montiert, der aus zwei senkrecht zueinander stehenden Drehpunkten besteht. Diese Drehpunkte ermöglichen eine Bewegung in zwei Achsen: eine für die Nickkorrektur (Nase oben und unten) und eine für die Gierkorrektur (Nase links und rechts). Stellantriebe, entweder hydraulisch oder elektrisch, empfangen Signale vom Flugsteuerungssystem und bewegen das Triebwerk durch diese Drehpunkte. Die Triebwerksdüse folgt dieser Bewegung, und der Schubvektor neigt sich entsprechend.
Das Schwenken von Triebwerken ist Standard bei Luftfahrzeugen mit Senkrechtstart und -landung, besonders bei Militärtypen, bei denen Schwebeflug oder nahezu stationärer Flug unabhängige Kontrolle von Nicken und Gieren ohne Luftströmung über Steuerflächen erfordert. Es wird auch bei einigen High-Performance-Kampfjets eingesetzt, um die Manövrierbarkeit bei extremen Anstellwinkeln zu verbessern. Der Harrier GR9 beispielsweise schwenkt die Rolls-Royce-Pegasus-Triebwerksdüsen durch vier Düsen in zwei Achsen, um den Flug im Schwebeflug zu kontrollieren.
Grenzen und Ausfallmodi
Der Schwenkbereich ist immer begrenzt, typischerweise zwischen 20 und 40 Grad von der Triebwerksmittellinie, abhängig vom Flugzeugentwurf. Wird dieser Bereich überschritten, geht die Steuerautorität verloren. Hydraulikausfälle, Verlust des elektrischen Signals oder ein blockierter Gimbal-Stellantrieb führen zu Einbußen oder zum Verlust der Nick- oder Giersteuerung, was das Flugzeug schwierig oder unmöglich zu steuern macht, besonders im Schwebeflug. Einige Flugzeuge sind so konzipiert, dass die Triebwerksschwenkung durch andere Steuersysteme unterstützt wird, um den Verlust aller Steuerautorität bei einem einkanaligen Ausfall zu verhindern.
Der Begriff Gimbal stammt vom mittelalterlichen Wort für einen Ring oder Reifen ab, die Grundform der schwenkbaren Trägerstruktur. In der Luftfahrt entstand das Verb natürlicherweise aus dem Substantiv, als Ingenieure begannen, diese Halterungen unter Kontrolle zu bewegen.