Trudeln

Trudeln (engl. spin, franz. vrille, auch in der deutsprachigen Schweiz Vrille) ist ein Flugzustand, bei dem sich das Flugzeug nach einem einseitigen Strömungsabriss an einer Tragfläche in einer steilen Spirale Richtung Boden bewegt. Bei geeigneter Schwerpunktlage und Masseverteilung kann jedes Flugzeug ins Trudeln gebracht werden.

Einleiten des Trudelns

Ein Flugzeug gerät ins Trudeln, wenn bei einem großen Anstellwinkel die Strömung einseitig an einer Tragfläche abreißt. Dadurch kippt dann diese Fläche nach unten und das Flugzeug beginnt sich korkenzieherähnlich nach unten zu drehen. Die Strömung am inneren Flügel bleibt dabei abgerissen, während sie am äußeren Flügel je nach Flugzeugmuster zumindest teilweise weiterhin anliegen oder auch ganz abreißen kann. Auf jeden Fall aber ist der Anstellwinkel der beiden Flügel und damit auch ihr Luftwiderstand unterschiedlich, wodurch der äußere Flügel gewissermaßen in einer Kreisbahn um den inneren herumfliegt. Auch wenn die Sinkgeschwindigkeit beim Trudeln hoch ist, bleiben die eigentliche Fluggeschwindigkeit sowie auch die G-Belastung durch den hohen Strömungswiderstand gering.

Der Strömungsabriss ist nicht abhängig von der Geschwindigkeit, sondern vom Anstellwinkel (natürlich gibt es einen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit und Anstellwinkel).

Beim Kunstflug wird das Trudeln gewollt eingeleitet, indem bei einer niedrigen Fluggeschwindigkeit der Anstellwinkel durch weiteres Ziehen des Höhenruders immer weiter erhöht und durch Auslenken des Seitenruders eine Drehung um die Hochachse initiiert wird, wodurch die Strömung einseitig zum Abreißen gebracht wird.

Das Trudeln lässt sich auch bei hoher Geschwindigkeit einleiten, indem die Flächenbelastung durch Ziehen erhöht wird, wodurch der kritische Anstellwinkel bereits bei höheren Geschwindigkeiten erreicht wird. Diese Situation kann (dann aber meist ungewollt) bei Steilkurven auftreten, im Kunstflug wird sie bewusst herbeigeführt („gerissene Rollen“).

Ausleiten des Trudelns

Die Zulassungsvorschriften schreiben vor, dass das Trudeln bei jedem Flugzeug – sofern sich Beladung und Schwerpunkt innerhalb der zugelassenen Grenzen befinden – jederzeit mit der Standardmethode beendet werden können muss.

Die Standardmethode zum Ausleiten des Trudelns ist wie folgt definiert:

Motor in Leerlauf (falls anwendbar)
Querruder neutral
Seitenruder entgegen der Drehrichtung voll austreten
(kurz warten)
Höhensteuer nachlassen, bis das Drehen aufhört
abfangen

Die Reihenfolge (zuerst Seiten- dann Höhenruder) ist wichtig, da sonst das Seitenruder durch das Höhenruder abgeschattet wird, was das Ausleiten verzögern oder gar vollständig verhindern kann. Die unter Punkt 4 aufgelistete Pause zwischen Seiten- und Höhenruder ist in den JAR so nicht enthalten (Stand 2006). Sie ist aber wichtig, da ein zu frühes und/oder zu starkes Drücken wegen der erwähnten Abschattung statt des Ausleitens einen „accelerated Spin“ auslösen kann, der nicht direkt, sondern nur über die vorgängige Wiederherstellung des „normalen“ Trudelns durch Ziehen ausgeleitet werden kann. Vermutlich sind viele Trudelunfälle, vor allem solche, bei denen das Flugzeug in geringer Höhe ins Trudeln geraten war, darauf zurückzuführen, dass der Pilot in der Hektik zu früh drückte.

Daneben sind noch andere Ausleitverfahren beschrieben worden (bekannt ist z. B. „Müller-Beggs“). Diese funktionieren aber allesamt nicht bei allen Flugzeugmustern oder in allen Trudelzuständen.

Auch wenn die Standardmethode (jedenfalls bei Flugzeugen neuerer Bauart, die sonst ja gar keine Zulassung erhielten) immer funktioniert, empfiehlt der Hersteller bei manchen Flugzeugen abweichende Ausleitverfahren, da diese bei dem konkreten Modell schneller zum Ziel führen. Es gilt auch zu beachten, dass bei älteren Flugzeugtypen, die vor der Festschreibung der aktuellen Bauvorschriften zugelassen wurden, abweichende Verfahren nötig sein können. Es ist daher immer das Flughandbuch zu lesen und die darin beschriebene Ausleitmethode anzuwenden.

Flachtrudeln

Je nach Neigung der Flugzeuglängsachse wird zwischen Steil- (bzw. normalem) Trudeln und Flachtrudeln unterschieden. In manchen Quellen wird als Grenze zwischen den beiden Zuständen eine bestimmte Längsneigung genannt (meist 45° oder 60°). Das ist aber falsch. Denn erstens pendeln viele Flugzeuge während des Trudelns mehr oder weniger stark um die Querachse, so dass die Angabe eines bestimmten Neigungswinkels von vornherein sinnlos ist. Außerdem besteht der wesentliche Unterschied nicht in einem bestimmten Neigungswinkel, sondern in den Strömungsverhältnissen am Seitenruder.

Beim normalen (Steil-)Trudeln liegt auch während des Trudelns am Seitenruder immer Strömung an. Das Trudeln kann dadurch durch einen beherzten Tritt ins Seitenruder jederzeit einwandfrei ausgeleitet werden (vgl. „Standardmethode“ weiter oben.) Beim Flachtrudeln ist das nicht der Fall. Gerät ein Flugzeug ins Flachtrudeln, so gibt es keine Möglichkeit mehr, dieses auszuleiten, und das Flugzeug dreht weiter, bis es am Boden aufschlägt. Das gilt jedenfalls für Segelflugzeuge, bei einem Motorflugzeug besteht unter Umständen die Möglichkeit, durch bewussten Einsatz des Propellerwindes eine Strömung am Ruder zu erzeugen.

Die Zulassungsvorschriften bzgl. Trudelverhalten implizieren, dass ein Flugzeug bei korrekter Beladung nicht von sich aus ins Flachtrudeln geraten darf. Bei Motorflugzeugen kann zwar mit Hilfe des Motors das Flachtrudeln erzwungen werden, doch muss das Flugzeug beim Zurücknehmen der Motorleistung von selbst wieder ins Steiltrudeln übergehen.

Spiralsturz

Nicht mit dem Trudeln zu verwechseln ist der Spiralsturz. Auch hier dreht sich das Flugzeug auf einer engen senkrechten Spirale nach unten, aber im Gegensatz zum Trudeln liegt beim Spiralsturz die Strömung an beiden Flügeln an, wodurch der große Strömungswiderstand des „gestallten“ inneren Flügels wegfällt und die Geschwindigkeit sowie die G-Belastung sehr schnell ansteigen. Der Spiralsturz muss sofort beendet werden, da sonst die Belastungsgrenzen des Piloten (Bewusstseinsverlust durch hohe G-Belastung) und auch die des Flugzeugs sehr schnell überschritten werden.

Manche Flugzeuge gehen, besonders bei Beladung im vorderen Schwerpunktbereich, von sich aus nach kurzer Zeit vom Trudeln in den Sprialsturz über. Ein aufmerksamer Pilot merkt das aber sofort, da sich die beiden Flugzustände komplett anders anfühlen.

Theorie

Eine physikalische Theorie des Trudelns wurde erstmals von Frederick Lindemann formuliert und experimentell verifiziert.

Seither wurden viele weitere Bücher über das Thema geschrieben. Das Trudeln hängt aber von so vielen Parametern ab und die möglichen Zustände sind so vielfältig, dass es noch keine abschließende, alle möglichen Modi umfassende Theorie gibt.