Canard
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In der Luftfahrt ist eine Canard eine Flügelkonfiguration, bei der ein kleiner Vorderflügel oder ein Vorflügel vor dem Hauptflügel eines Starrflüglers oder einer Waffe angebracht ist. Der Begriff "Canard" kann für das Flugzeug selbst, die Flügelkonfiguration oder das Vorflugzeug verwendet werden. Canard-Flügel werden auch häufig für Lenkflugkörper und intelligente Bomben verwendet. ⓘ
Der Begriff "Canard" geht auf das Aussehen der Santos-Dumont 14-bis von 1906 zurück, von der es hieß, sie erinnere an eine Ente (französisch canard) mit ausgestrecktem Hals im Flug. ⓘ
Obwohl das erste Motorflugzeug, der Wright Flyer von 1903, mit einer Canard-Oberfläche ausgestattet war, wurden bis zum Erscheinen des Düsenjägers Saab Viggen im Jahr 1967 keine Canard-Konstruktionen in Serie gebaut. Die Aerodynamik der Canard-Konfiguration ist komplex und erfordert eine sorgfältige Analyse. ⓘ
Anstelle der herkömmlichen Höhenleitwerkskonfiguration, die bei den meisten Flugzeugen zu finden ist, kann ein Flugzeugkonstrukteur die Canard-Konfiguration wählen, um die Belastung des Hauptflügels zu verringern, die Luftströmung des Hauptflügels besser zu kontrollieren oder die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs zu verbessern, insbesondere bei hohen Anstellwinkeln oder während eines Strömungsabrisses. Canard-Vorderflügel, ob in Canard- oder Dreiflächenkonfiguration, haben erhebliche Auswirkungen auf das Längsgleichgewicht sowie die statischen und dynamischen Stabilitätseigenschaften des Flugzeugs.
Als Canard, Entenflugzeug oder Entenflügler werden Flugzeuge bezeichnet, bei denen sich das Höhenleitwerk vor den Tragflächen befindet. ⓘ
Es wird zwischen echten Entenflugzeugen unterschieden, bei denen die Höhensteuerung ausschließlich mit dem vorn liegenden Höhenleitwerk erfolgt, und modernen Verkehrsmaschinen und Kampfjets, die zusätzlich zu den herkömmlichen Höhenrudern Hilfssteuerflächen besitzen. Diese Flugzeuge sind meistens Delta-Flügler; die Canards kommen hauptsächlich bei Flugmanövern mit extremen Anstellwinkeln zum Einsatz. Die sowjetische Tupolew Tu-144 hatte beispielsweise ausfahrbare Canard-Flügel, die bei Start, Landung und beim Langsamflug eingesetzt wurden. ⓘ
Geschichte
Die Grundidee wurde von den Brüdern Wright erstmals nutzbar gemacht, und in den folgenden Jahrzehnten gab es eine beständige Beschäftigung der Konstrukteure mit dem Thema, was sich an der Tatsache ablesen lässt, dass viele Rekordleistungen mit Entenflugzeugen erbracht wurden. Andererseits blieb der kommerzielle Erfolg in der zivilen Luftfahrt aus. Es wurden bisher keine größeren Serien von Entenflugzeugen in den Handel gebracht. Der Großteil der wenigen verkauften Geschäftsreiseflugzeuge Beechcraft Starship wurde vom Hersteller zurückgekauft und einige Flugzeuge davon an Museen abgegeben. Burt Rutan verhalf dem Entenflugzeug mit seinen Entwürfen VariEze und LongEz zu einer gewissen Popularität. Aufsehen erregte auch sein Entwurf Voyager, mit dem erstmals eine Non-Stop-Weltumrundung ohne Luftbetankung gelang. Die erste Überquerung des Ärmelkanals gelang dem Team um Paul MacCready mit dem Enten-Fluggerät Gossamer Albatros. Das Deutsche Museum in München zeigt die Solair-1 von Günter Rochelt, dem ersten brauchbaren Solarflugzeug in Deutschland. Gegen Ende des Zweiten Weltkrieges gab es in Japan mit der Kyūshū J7W und den USA mit der Curtiss XP-55 Versuche, einmotorige Jagdflugzeuge in Entenbauweise herzustellen. ⓘ
Bei modernen Kampfflugzeugen wie der Dassault Rafale oder dem Eurofighter, die aerodynamisch instabil ausgelegt sind, dienen Canards zur Kontrolle der Fluglage bei extremen Manövern jenseits des Strömungsabrisses. ⓘ
Pionierjahre
Die Gebrüder Wright begannen um 1900 mit der Konfiguration des Vorflügels zu experimentieren. Ihr erster Drachen verfügte über eine vordere Fläche für die Nicksteuerung, und sie übernahmen diese Konfiguration für ihren ersten Flyer. Das Heck war ihnen suspekt, weil Otto Lilienthal in einem Segelflugzeug mit einem solchen Leitwerk ums Leben gekommen war. Die Wrights waren sich darüber im Klaren, dass ein Leitwerk ein Flugzeug eher destabilisieren würde, aber sie erwarteten, dass es eine bessere Steuerfläche sein würde, die zudem für den Piloten im Flug sichtbar war. Sie hielten es für unmöglich, in einer einzigen Konstruktion sowohl Kontrolle als auch Stabilität zu erreichen, und entschieden sich für die Kontrolle. ⓘ
Viele Pioniere folgten zunächst dem Beispiel der Wrights. Das Flugzeug Santos-Dumont 14-bis von 1906 zum Beispiel hatte keinen "Schwanz", sondern einen kastenförmigen Satz von Steuerflächen im vorderen Bereich, die an einem Kardangelenk an der Rumpfspitze drehbar gelagert waren, so dass es sowohl die Gier- als auch die Nicksteuerung übernehmen konnte. Der Fabre Hydravion von 1910 war das erste Wasserflugzeug, das flog und ein Vorschiff hatte. ⓘ
Doch das Verhalten der Canard war noch nicht richtig verstanden, und andere europäische Pioniere - darunter Louis Blériot - setzten das Höhenleitwerk als die sicherere und "konventionellere" Konstruktion durch. Einige, darunter die Wrights, experimentierten mit Vorder- und Rückseitenflugzeugen am selben Flugzeug, was heute als Dreiflächenkonfiguration bekannt ist. ⓘ
Nach 1911 wurden jahrzehntelang nur wenige Canard-Typen hergestellt. 1914 kommentierte W.E. Evans, dass "das Modell des Canard-Typs praktisch seinen Todesstoß erhalten hat, soweit es um wissenschaftliche Modelle geht." ⓘ
1914 bis 1945
Die Experimente wurden über mehrere Jahrzehnte hinweg sporadisch fortgesetzt. ⓘ
1917 konstruierte de Bruyère sein Doppeldecker-Jagdflugzeug C 1 mit einem Canard-Vorfeld und einem hinten angebrachten Schubpropeller. Die C 1 war ein Fehlschlag. ⓘ
Die experimentelle Focke-Wulf F 19 "Ente", die 1927 erstmals geflogen wurde, war erfolgreicher. Es wurden zwei Exemplare gebaut, von denen eines bis 1931 weiterflog. ⓘ
Unmittelbar vor und während des Zweiten Weltkriegs wurden mehrere experimentelle Canard-Jäger geflogen, darunter die Ambrosini SS.4, die Curtiss-Wright XP-55 Ascender und die Kyūshū J7W1 Shinden. Es handelte sich dabei um Versuche, die Canard-Konfiguration zu nutzen, um Vorteile in Bereichen wie Leistung, Bewaffnung oder Sicht des Piloten zu erzielen. Letztendlich wurde jedoch kein Serienflugzeug fertiggestellt. Die Shinden wurde "vom Reißbrett" in Produktion gegeben, aber bis Kriegsende waren nur Prototypen geflogen. ⓘ
1945 tauchte in Europa das möglicherweise erste in der Sowjetunion entwickelte und geflogene Canard-Flugzeug als Testflugzeug auf, die experimentelle Mikoyan-Gurevich MiG-8 Utka (russisch für "Ente"), ein leichtes Propellerflugzeug. Sie zeichnete sich durch ihre sanften Langsamflugeigenschaften aus und flog einige Jahre lang, wobei sie während der Entwicklung des gepfeilten Flügels des Düsenjägers MiG-15 (mit konventionellem Grundriss) als Testflugzeug diente. ⓘ
Wiederbelebung der Canard
Mit dem Aufkommen des Düsenzeitalters und des Überschallflugs begannen amerikanische Konstrukteure, insbesondere North American Aviation, mit Überschall-Kanardendelta-Konstruktionen zu experimentieren, von denen einige wie die North American XB-70 Valkyrie und das sowjetische Pendant Sukhoi T-4 als Prototypen flogen. Die dabei aufgetretenen Stabilitäts- und Steuerungsprobleme verhinderten jedoch eine breite Akzeptanz. ⓘ
1963 patentierte das schwedische Unternehmen Saab ein Delta-Flügel-Design, das die früheren Probleme überwand und als "close-coupled canard" bekannt wurde. Sie wurde als Saab 37 Viggen gebaut und ging 1967 als erstes modernes Canard-Flugzeug in Produktion. Der Erfolg dieses Flugzeugs spornte viele Konstrukteure an, und die Canard-Oberflächen entstanden bei einer Reihe von Typen, die vom beliebten Dassault Mirage-Deltaflügler abgeleitet wurden. Dazu gehörten Varianten der französischen Dassault Mirage III, der israelischen IAI Kfir und der südafrikanischen Atlas Cheetah. Das eng gekoppelte Canard-Delta ist nach wie vor eine beliebte Konfiguration für Kampfflugzeuge. ⓘ
Die Viggen inspirierte auch den Amerikaner Burt Rutan zur Entwicklung eines zweisitzigen, selbstgebauten Canard-Delta-Designs, das den Namen VariViggen erhielt und 1972 geflogen wurde. Rutan verwarf daraufhin den Deltaflügel, da er ihn für solch leichte Flugzeuge als ungeeignet ansah. Seine nächsten beiden Canard-Konstruktionen, die VariEze und die Long-EZ, hatten gepfeilte Flügel mit größerer Spannweite. Diese Entwürfe waren nicht nur erfolgreich und wurden in großen Stückzahlen gebaut, sondern unterschieden sich auch radikal von allem bisher Dagewesenen. Rutans Ideen fanden bald auch bei anderen Konstrukteuren Anklang. Ab den 1980er Jahren fanden sie mit Typen wie der OMAC Laser 300, der Avtek 400 und der Beech Starship auch auf dem Markt für Geschäftsreiseflugzeuge Anklang. ⓘ
Computersteuerung
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Statische Canard-Konstruktionen können komplexe Wechselwirkungen in der Luftströmung zwischen der Canard und dem Hauptflügel aufweisen, was zu Problemen mit der Stabilität und dem Verhalten im Strömungsabriss führt. Dies schränkt ihre Anwendbarkeit ein. Die Entwicklung von Fly-by-Wire und künstlicher Stabilität gegen Ende des Jahrhunderts machte den Weg frei für computergestützte Steuerungen, die diese komplexen Effekte von Stabilitätsproblemen in Vorteile für die Manövrierfähigkeit umwandelten. ⓘ
Dieser Ansatz führte zu einer neuen Generation von militärischen Canard-Designs. Das Dassault Rafale-Mehrzweckkampfflugzeug flog erstmals 1986, gefolgt vom Saab Gripen (der als erster in Dienst gestellt wurde) 1988 und dem Eurofighter Typhoon 1994. Diese drei Typen und die zugehörigen Konstruktionsstudien werden manchmal als Eurocanards oder Eurocanards bezeichnet. Der chinesische Chengdu J-10 erschien 1998. ⓘ
Grundlegende Konstruktionsprinzipien
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Ein Canard-Vorfeld kann aus verschiedenen Gründen eingesetzt werden, z. B. für den Auftrieb, die (Un-)Stabilität, die Trimmung, die Flugsteuerung oder zur Veränderung der Luftströmung über dem Hauptflügel. Die Konstruktionsanalyse wurde in zwei Hauptklassen unterteilt, für die Auftriebskanarde und die Steuerkanarde. Diese Klassen können dem Typ "close-coupled" folgen oder nicht, und ein bestimmter Entwurf kann entweder Auftrieb oder Steuerung bieten. ⓘ
Auftrieb
Bei der Auftriebskanardenkonfiguration wird das Gewicht des Flugzeugs zwischen dem Flügel und der Kanardentragfläche aufgeteilt. Sie wurde als eine extreme konventionelle Konfiguration beschrieben, jedoch mit einem kleinen, hoch belasteten Flügel und einem enormen Auftriebsleitwerk, das es ermöglicht, den Massenschwerpunkt im Verhältnis zur Vorderfläche sehr weit nach hinten zu verlagern. ⓘ
Eine Auftriebskanarde erzeugt einen Auftrieb, im Gegensatz zu einem konventionellen Heck, das manchmal negativen Auftrieb erzeugt, der durch zusätzlichen Auftrieb am Hauptflügel ausgeglichen werden muss. Da der Auftrieb der Canard zur Gesamtauftriebskraft des Flugzeugs beiträgt, könnte dies die Canard-Anordnung begünstigen. Insbesondere beim Start wird der Flügel am stärksten belastet, und wo ein herkömmliches Leitwerk einen Abwärtsdruck ausübt, der die Belastung noch verstärkt, übt eine Canard eine Aufwärtskraft aus, die die Belastung verringert. Dies ermöglicht einen kleineren Hauptflügel. ⓘ
Allerdings erzeugt das Leitwerk auch einen Abwind, der sich ungünstig auf die Auftriebsverteilung des Flügels auswirken kann, so dass die Unterschiede in Bezug auf den Gesamtauftrieb und den induzierten Widerstand nicht offensichtlich sind und von den Konstruktionsdetails abhängen. ⓘ
Eine Gefahr, die mit einer unzureichend belasteten Kanzel verbunden ist - d.h. wenn der Schwerpunkt zu weit hinten liegt - besteht darin, dass bei der Annäherung an den Strömungsabriss der Hauptflügel zuerst abreißen kann. Dies führt dazu, dass der hintere Teil des Flugzeugs abfällt, was den Strömungsabriss vertieft und manchmal die Erholung verhindert. Um eine sichere Nickstabilität im Strömungsabriss zu gewährleisten, muss der Canard zuerst abreißen, d. h. der Flügel muss immer unter seiner maximalen Auftriebskapazität bleiben. Daher muss der Flügel größer sein als erforderlich, wodurch die durch den Auftrieb der Senke ermöglichte Verkleinerung des Flügels verringert oder sogar umgekehrt wird. ⓘ
Bei einem Canard-Typ mit Auftrieb muss der Hauptflügel weiter hinter dem Schwerpunkt liegen als bei einem konventionellen Flügel, was das durch die Auslenkung der Hinterkantenklappen verursachte Nickmoment nach unten erhöht. Stark belastete Canards haben nicht genügend zusätzlichen Auftrieb, um dieses Moment auszugleichen, so dass Hub-Canard-Flugzeuge nicht ohne weiteres mit starken Hinterkantenklappen konstruiert werden können. ⓘ
Steuerung
Die Nicksteuerung bei einem Canard-Typ kann entweder über die Canard-Fläche erfolgen, wie bei der Steuer-Canard, oder wie bei einem schwanzlosen Flugzeug über Steuerflächen am hinteren Teil des Hauptflügels, wie bei der Saab Viggen. ⓘ
Bei einer Steuer-Canard-Konstruktion wird das meiste Gewicht des Flugzeugs vom Flügel getragen, und die Steuer-Canard dient in erster Linie der Nicksteuerung während des Manövrierens. Eine reine Steuerkanarde dient nur als Steuerfläche und befindet sich im Normalflug bei einem Anstellwinkel von Null und trägt keine Last. Moderne Kampfflugzeuge mit Canard-Konfiguration haben in der Regel eine Steuer-Canard, die von einem computergesteuerten Flugsteuerungssystem angetrieben wird. ⓘ
Canards mit geringer oder keiner Belastung (d. h. Steuer-Canards) können zur absichtlichen Destabilisierung einiger Kampfflugzeuge verwendet werden, um sie manövrierfähiger zu machen. Das elektronische Flugsteuerungssystem nutzt die Neigungssteuerungsfunktion des Canard-Vorfelds, um künstliche statische und dynamische Stabilität zu erzeugen. ⓘ
Ein Vorteil einer Steuerkanarde ist die Korrektur des Anstellwinkels bei einem Überziehen der Flügelspitze. Mit einer voll beweglichen Canard, die in der Lage ist, die Nase deutlich nach unten auszulenken, kann dem durch den Strömungsabriss an der Spitze verursachten Ansteigen entgegengewirkt werden. Auf diese Weise können Streckung und Pfeilung des Flügels optimiert werden, ohne dass ein Pitch-up verhindert werden muss. Eine stark belastete Auftriebskanarde hat nicht genügend Auftriebsreserven, um diesen Schutz zu bieten. ⓘ
Stabilität
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Ein Canard-Vorfeld kann als horizontaler Stabilisator verwendet werden, unabhängig davon, ob die Stabilität statisch oder künstlich (fly-by-wire) erreicht wird. ⓘ
Da es vor dem Schwerpunkt angeordnet ist, wirkt ein Canard-Vorfeld direkt auf die statische Längsstabilität (Nickstabilität). Das erste Flugzeug, mit dem ein kontrollierter Motorflug erreicht wurde, der Wright Flyer, war als Steuerkanarde konzipiert, war aber in Wirklichkeit auch eine instabile Hubkanarde. Damals verstanden die Gebrüder Wright die Grundlagen der Nickstabilität der Canard-Konfiguration noch nicht und waren auf jeden Fall mehr auf die Steuerbarkeit bedacht. ⓘ
Nichtsdestotrotz kann man eine ansonsten instabile Konstruktion mit einem Canard-Stabilisator ausstatten, um eine allgemeine statische Nickstabilität zu erreichen. Um diese Stabilität zu erreichen, sollte die Änderung des Auftriebskoeffizienten mit dem Anstellwinkel (Steigung des Auftriebskoeffizienten) geringer sein als die des Hauptflugzeugs. Diese Eigenschaft wird durch eine Reihe von Faktoren beeinflusst. ⓘ
Bei den meisten Profilen nimmt die Auftriebsneigung bei hohen Auftriebskoeffizienten ab. Daher besteht die häufigste Art, Nickstabilität zu erreichen, darin, den Auftriebsbeiwert (also die Flächenbelastung) der Ente zu erhöhen. Dadurch erhöht sich tendenziell der durch den Auftrieb verursachte Widerstand der Vorderfläche, die zur Begrenzung des Widerstands eine hohe Streckung aufweisen kann. Ein solches Canard-Profil hat eine größere Profilwölbung als der Flügel. ⓘ
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Streckung der Canard zu verringern, was wiederum zu einem größeren Auftriebswiderstand und möglicherweise zu einem höheren Überziehwinkel als beim Flügel führt. ⓘ
Ein von Burt Rutan verwendeter Entwurfsansatz ist eine Canard mit hohem Streckungsverhältnis und höherem Auftriebsbeiwert (die Tragflächenbelastung der Canard beträgt das 1,6- bis 2-fache der Tragfläche) sowie ein Canard-Tragflächenprofil, dessen Auftriebsbeiwertneigung nichtlinear (nahezu flach) zwischen 14° und 24° ist. ⓘ
Ein weiterer Stabilisierungsparameter ist der Leistungseffekt. Im Falle eines Canard-Propellers erhöht sich die Neigung des Auftriebsbeiwerts des Flügels durch die leistungsbedingte Bereinigung der Flügelhinterkante (siehe oben). Umgekehrt hat ein Propeller, der sich vor der Canard befindet (was die Auftriebsneigung der Canard erhöht), eine stark destabilisierende Wirkung. ⓘ
Trimmung
Eine stark beladene Auftriebskanarde verfügt möglicherweise nicht über genügend freie Auftriebskapazität, um große Bewegungen des Druckzentrums oder des Schwerpunkts auszugleichen. Die Trimmung kann in ähnlicher Weise wie bei schwanzlosen Booten durch Verstellung der Hinterkantenflächen erfolgen. Insbesondere die Verwendung von Landeklappen am Hauptflügel bewirkt eine große Trimmveränderung. Die Saab Viggen hat Klappen auf der Canard-Fläche, die gleichzeitig ausgefahren werden, um die Trimmveränderung auszugleichen. Die Beech Starship verwendet Vorflügel mit variabler Wölbung, um die Position der Auftriebskraft zu trimmen. ⓘ
Wenn der Hauptflügel beim Start am stärksten belastet wird, um die Nase nach oben zu drehen, drückt ein herkömmliches Höhenleitwerk normalerweise nach unten, während sich ein Vorflügel nach oben hebt. Um die Trimmung aufrechtzuerhalten, muss der Hauptflügel bei einer Canard-Konstruktion daher weiter hinten im Verhältnis zum Schwerpunkt liegen als bei einer entsprechenden konventionellen Konstruktion. ⓘ
Variationen
Enge Kopplung
Es hat sich gezeigt, dass die enge Kopplung eines Überschall-Deltaflügels sowohl im transsonischen Flug (z. B. für den Supercruise) als auch im Langsamflug (z. B. bei Starts und Landungen) zu einem Auftriebsgewinn führt.
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Bei der eng gekoppelten Deltaflügler-Kanarde befindet sich das Vorschiff direkt über und vor dem Flügel. Die von einem deltaförmigen Vorflügel erzeugten Wirbel strömen am Hauptflügel vorbei und interagieren mit dessen eigenen Wirbeln. Da diese für den Auftrieb ausschlaggebend sind, kann ein schlecht platziertes Vorschiff ernsthafte Probleme verursachen. Indem man das Vorschiff in einer eng gekoppelten Anordnung nahe an den Flügel und direkt darüber bringt, kann man die Wechselwirkungen positiv beeinflussen und sogar dazu beitragen, andere Probleme zu lösen. Bei hohen Anstellwinkeln (und damit typischerweise bei niedrigen Geschwindigkeiten) lenkt das Leitwerk die Luftströmung über dem Flügel nach unten, wodurch Turbulenzen reduziert werden, was zu einem geringeren Luftwiderstand und mehr Auftrieb führt. Typischerweise erzeugt das Vorschiff einen Wirbel, der sich an der Oberseite des Flügels festsetzt, die Luftströmung über dem Flügel stabilisiert und wieder anregt und den Strömungsabriss verzögert oder verhindert. ⓘ
Das Canard-Vorfeld kann feststehend sein wie beim IAI Kfir, mit Landeklappen versehen sein wie bei der Saab Viggen oder beweglich sein und während des normalen Flugs auch als Steuerkanard dienen wie bei der Dassault Rafale. ⓘ
Frei schwebende Kanarde
Ein frei schwebendes Canard ist so konstruiert, dass es seinen Anstellwinkel zum Rumpf ohne Eingreifen des Piloten ändern kann. Im Normalflug hält die Luftdruckverteilung ihren Anstellwinkel zur Luftströmung und damit auch den von ihr erzeugten Auftriebskoeffizienten auf einem konstanten Wert. Ein freischwebender Mechanismus kann die statische Stabilität erhöhen und ein sicheres Abfangen von Entwicklungen mit hohem Anstellwinkel ermöglichen. Er wirkt sich jedoch negativ auf das Überziehverhalten aus, da der Hauptflügel vor dem Canard überziehen kann. Die frei schwebende Canard kann mit Steuerflächen versehen werden, die es dem Piloten ermöglichen, den erzeugten Auftrieb zu beeinflussen und so eine Pitch-Steuerung oder Trimmeinstellung zu ermöglichen. ⓘ
Variable Geometrie
Das Beechcraft Starship hat eine Canardfläche mit variabler Wölbung. Die Wölbung wird im Flug variiert, indem die Vorflügel nach vorne geschwenkt werden, um ihre Wirksamkeit zu erhöhen und so den durch die ausgefahrenen Wölbklappen verursachten Nose-Down-Nickeffekt auszugleichen. ⓘ
Ein Schnauzbart ist ein kleines Vorsegel mit hoher Streckung, das im Langsamflug ausgefahren wird, um das Handling bei hohen Anstellwinkeln wie bei Start und Landung zu verbessern. Bei hohen Geschwindigkeiten wird es eingefahren, um den Luftwiderstand eines Canard-Designs zu vermeiden. Es wurde erstmals bei der Dassault Milan und später bei der Tupolev Tu-144 eingesetzt. Die NASA hat auch ein einteiliges, schwenkbares Äquivalent untersucht, das als "conformably stowable canard" bezeichnet wird und bei dem sich beim Verstauen der Oberfläche eine Seite nach hinten und die andere nach vorne neigt. ⓘ
Flugsteuerung
Die Rockwell B-1 Lancer verfügt über kleine Leitschaufeln oder Flossen auf beiden Seiten des vorderen Rumpfes, die Teil eines aktiven Dämpfungssystems sind, das aerodynamische Stöße bei hohen Geschwindigkeiten und in geringer Höhe reduziert. Solche Luftverwirbelungen würden andernfalls zu Ermüdungserscheinungen bei der Besatzung führen und die Lebensdauer der Flugzeugzelle bei längeren Flügen verkürzen. ⓘ
Tarnkappe
Canard-Flugzeuge können potenziell schlechte Tarnkappeneigenschaften aufweisen, da sie große kantige Flächen aufweisen, die Radarsignale nach vorne reflektieren. Beim Eurofighter Typhoon werden die Canards per Software gesteuert, um den effektiven Radarquerschnitt zu verringern. ⓘ
Tarnkappen wurden in Stealth-Flugzeugen wie dem Joint Advanced Strike Technology (JAST)-Programm von Lockheed Martin und dem X-36-Forschungsprototyp von McDonnell Douglas/NASA eingesetzt. ⓘ
Begriffserklärung
Der Name canard kommt vom französischen Wort für Ente, deren Flugbild durch weit hinten liegende Flügel ansatzweise ähnlich ist. Besonders im Ausland wird der Begriff canard häufig auch für das Höhenleitwerk selbst verwendet. ⓘ
Funktionsweise
Während beim konventionellen Flugzeug das Höhenleitwerk aus Gründen der Längsstabilität eine abwärts gerichtete Kraft erzeugen muss, erzeugt es beim Canard-Flugzeug über alle stationären Flugzustände hinweg Auftrieb. Ähnliches gilt auch für Fluggeräte in Tandem-Bauweise, wobei eine genaue Abgrenzung zwischen „Tandem“ und „Ente“ schwierig ist, z. B. Scaled Composites Proteus. Allen gemein ist der Schwerpunkt irgendwo zwischen dem Auftriebsmittelpunkt der vorderen und hinteren Auftriebsflächen, wohingegen sich beim Normalflugzeug und bei Nurflüglern der Schwerpunkt je nach Pfeilung meist innerhalb der Tragflächengeometrie befindet. ⓘ
Nachteile der Canard-Bauweise
- eingeschränkte Verwendung von Landeklappen am Hauptflügel (erzeugen ein kopflastiges Moment, das vom Entenleitwerk auszugleichen ist und durch einen gleichsinnigen Ausschlag kompensiert wird). Der Canard muss mehr Auftrieb erzeugen. Bei einem herkömmlichen Flugzeug wird das kopflastige Moment durch verstärkten Abtrieb am Heckleitwerk kompensiert.
- Beeinflussung der Tragflügelumströmung durch das Entenleitwerk (bei den unten genannten modernen Kampfflugzeugen hingegen wird dieser Effekt genutzt, um die Leistung des Deltatragflügels und des Seitenleitwerks zu verbessern)
- schwierige Auslegung, weil stets das Überziehverhalten von Entenleitwerk und Flügel aufeinander abgestimmt werden muss und die Profilwahl des Höhenleitwerkes die Art des Überziehverhaltens beeinflusst
- In der Regel sind wegen des kurzen Hebelarmes zum Schwerpunkt größere Seitenleitwerke nötig. Aus diesem Grund verwendet man bei vielen modernen Entenflugzeugen sehr große Winglets (teilweise mit eingebauten Seitenrudern) an den Flügelenden, um den Hebelarm zu vergrößern und gleichzeitig den induzierten Widerstand des Tragflügels zu verringern
- Häufig ist das Blickfeld des Piloten durch das Entenleitwerk eingeschränkt.
- Das selbstständige Abnicken der Flugzeugnase im Langsamflug ist bei Landungen im hohen Anstellwinkelbereich u. U. gefährlich. Das Aufsetzen mit Minimalgeschwindigkeit (Maximalauftrieb) sollte also vermieden werden. ⓘ