Ein Nurflügel, auch Nurflügelflugzeug oder Nurflügler, ist ein Flugzeug ohne separates Höhenleitwerk, bei dem es keine Differenzierung zwischen Tragflächen und Rumpf gibt. Die für den Flug notwendige Stabilität um die Längs- und Querachse wird hier durch den Flügel selbst erzeugt. Bei vielen Modellen wird zudem auf ein Seitenleitwerk verzichtet.
Ursprung und Pioniere
Der Österreicher Ignaz „Igo“ Etrich entwickelte im Jahre 1903 den ersten Nurflügel nach dem Vorbild des Flugsamens von Zanonia macrocarpa und bekam 1905 ein Patent darauf. 1910 wurde das Junkers Nurflügelpatent angemeldet. Weitergeführt wurde die Idee sowohl von den deutschen Gebrüdern Horten ab ca. 1933, als auch seit 1929[1] von der Northrop Corporation unter Jack Northrop, einem US-Konstrukteur, der zuvor für die Firmen Lockheed (damals Loughead Aircraft Manufacturing Company) und Douglas gearbeitet hatte.
Varianten
Man unterscheidet drei Konstruktionsansätze:
- Der Nurflügel nach den Gebrüdern Horten hat keine senkrechten Flächen und erzeugt die Stabilität um Hoch- und Querachse durch eine glockenförmige Verteilung der Auftriebskraft und einer starken Pfeilung.
- Der Brettnurflügel erzeugt seine Längsstabilität durch besondere, stabilfliegende Flügelprofile (S-Schlag-Profil). Die Seitenstabilität wird meist durch ein Seitenruder an einem Schwanz hergestellt.
- Der Schwanzlose erzeugt seine Längsstabilität durch eine Kombination aus Schränkung der Flügel und Pfeilung.
Vorteile
Im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen – bei denen lediglich die Tragflächen und nicht der gesamte Flugzeugcorpus für den Auftrieb sorgen – zeichnen sich Nurflügler durch ihre formspezifischen maximierten Auftriebseigenschaften aus. Aufgrund dessen wird die Leistung der Triebwerke wirtschaftlicher ausgenutzt.[2] Da im Gegensatz zu klassischen Flugzeugen die der Schwerkraft unterworfene Nutzlast nicht von den auftriebserzeugenden Flügeln getrennt ist, entstehen geringere Strukturkräfte. Somit kann das Flugzeug leichter konstruiert werden. Bei Militärflugzeugen ist das geringere Radarprofil ausschlaggebend.
Nachteile
Die Nachteile eines Nurflügels liegen in der im allgemeinen geringeren Flugleistung und Flugstabilität. Die notwendige aerodynamische Flugstabilisierung kann nicht widerstandsgünstig durch das am langen Hebelarm liegende Leitwerk erreicht werden, sondern muss durch den Flügel selbst erbracht werden. Dies erfordert eine spezielle Flügelgeometrie oder Profilierung, die einen höheren Tragflügel-Luftwiderstand hervorruft. Andererseits wird durch den fehlenden Rumpf der Luftwiderstand wieder geringer, sodass für bestimmte Anforderungen ein Nurflügel-Flugzeug auch aerodynamisch günstiger sein kann. Durch ihre geometrischen Eigenschaften bedingt, befindet sich bei reinen Nurflüglern der Schwerpunkt teilweise nur knapp vor dem Neutralpunkt. Somit besteht die Gefahr, dass sich der Nurflügler, beispielsweise bei einem Strömungsabriss, nicht etwa durch ein von der Eigengewichtsverteilung verursachtes Abkippen der Rumpfnase selbst stabilisiert, sondern sich „aufschaukelt“ und unbeherrschbar wird.
Bei gepfeilten Nurflüglern tritt ein Problem auf, das die Gebrüder Horten „Mitteneffekt“ nannten. Bei zunehmender Geschwindigkeit wird das Flugzeug zunehmend kopflastig, was im genauen Gegensatz zu konventionellen Konstruktionen steht, wo steigende Geschwindigkeit eher Schwanzlastigkeit hervorruft.
Die vergleichsweise geringe aerodynamische Stabilität erfordert eine reaktionsschnelle Steuerung. Diese wird bei zeitgenössischen militärisch verwendeten Nurflügel-Flugzeugen mit Computerunterstützung realisiert. Diese Technik stand in den 40er und 50er Jahre des 20. Jahrhunderts nicht zu Verfügung.
Verbreitung
Militärischen Einsatz findet der Konstruktionstyp des Nurflüglers derzeit bei Flugzeugen, die besonders auf ein geringes Radarecho hin konstruiert sind.
Im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen mit Leitwerk gibt es von Nurflügeln nur wenige Typen:
- der schwanzlose Experimental-Bomber Kalinin K-12 des sowjetischen Konstrukteurs Konstantin Kalinin (1936)
- das sowjetische Passagierflugzeug ChAI-3 aus dem Jahre 1936
- das sowjetische Bombenflugzeug Beljajew DB-LK aus dem Jahre 1939
- die Sack AS-6, ein deutscher Nurflügler-Prototyp aus dem Jahre 1939
- die Flugzeuge der Gebrüder Horten vor, während und nach dem Zweiten Weltkrieg, insbesondere Horten H IX (Horten Ho 229/Gotha Go 229)
- das Segelflugzeug SB13 der Akademischen Fliegergruppe Braunschweig
- das Ultraleicht-Segelflugzeug (Gleitflugzeug) Swift
- die Segelflugzeuge und Motorsegler des Konstrukteurs Charles Fauvel (AV1, AV2, Av36 und 361, Av22 und 222)
- die Flugzeuge von Alexander Lippisch
- die Northrop N-1M 1940
- die Northrop N-9M aus dem Jahre 1942 (Propellertriebwerke)
- die Northrop XP-79 aus dem Jahre 1944 (Raketentriebwerk)
- die Northrop XP-79B aus dem Jahre 1945 (Düsentriebwerke)
- die Northrop YB-35 aus dem Jahre 1946 (Propellertriebwerke)
- die Northrop YB-49 aus dem Jahre 1947 (Düsentriebwerke)
- der strategische Stealth-Bomber Northrop B-2 der Luftwaffe der Vereinigten Staaten ab 1982
- die Aufklärungsdrohne Lockheed Martin RQ-170, entwickelt seit 2004, im Einsatz vermutlich seit 2007.
Boeing plant nach den Erfahrungen der B-2 Spirit mit dem Projekt Blended Wing Body derzeit eine zivile Nutzung des Nurflügel-Systems für die Passagierluftfahrt. Ein verkleinerter Prototyp, die Boeing X-48, wurde bereits erfolgreich getestet.
Das DLR erforscht in Zusammenarbeit mit Airbus die Realisierung eines Very Efficient Large Aircraft.
Nurflügel findet man häufig im Flugmodellbau sowie bei fußstartfähigen Luftsportgeräten (flexible und starre Hängegleiter sowie Gleitflugzeuge).
Siehe auch
Literatur
- Rudolf Storck u. a.: Flying Wings. Die historische Entwicklung der Schwanzlosen- und Nurflügelflugzeuge der Welt. Bernard und Graefe, Bonn 2003, ISBN 3-7637-6242-6, Umfangreiche Typendokumentation, Zeichnungen & Fotos.
- Karl Nickel, Michael Wohlfahrt: Schwanzlose Flugzeuge. Ihre Auslegung und ihre Eigenschaften. Birkhäuser Verlag, Basel u. a. 1990, ISBN 3-7643-2502-X (Flugtechnische Reihe 3), Sehr umfangreiches Lehrbuch, in dem alle Nurflügeltypen behandelt werden.
- Reimar Horten, Peter F. Selinger: Nurflügel, Die Geschichte der Horten-Flugzeuge 1933–1960. 5. unveränderte Auflage. H. Weishaupt Verlag, Graz 1993, ISBN 3-900310-09-2, Reich bebilderter Band, beschreibt die Geschichte der Entwicklung der Nurflügler der Brüder Horten. Zahlreiche Typenskizzen.
- Diplomarbeit zum Thema (PDF, 7,57 MB).
- Robert Schweißgut: Wing-Tips. Selbstverlag Robert Schweißgut, Weissenbach/Tirol 2004, Hier werden zahlreiche Nurflügelmodelle (Horten-, Pfeil- und Brettkonzepte) vorgestellt.
Weblinks
Einzelnachweise
- ↑ Storck: Flying Wings, S. 372
- ↑ X-48 B: Boeing macht Hitlers Traum vom Nurflügler wahr. Welt Online, 15. Oktober 2010, abgerufen am 12. Juni 2011.