Flugzeug
Ein Flugzeug ist ein lenkbares Luftfahrzeug, das schwerer als Luft ist und das primär aerodynamischen Auftrieb nutzt.
Im Gegensatz zu den Luftfahrzeugen wie Ballonen oder Luftschiffen, die den statischen Auftrieb nutzen, entsteht der Auftrieb bei Flugzeugen erst, wenn die Luft die festen oder beweglichen Tragflächen umströmt.
Grundlegende Bauweisen
Das Prinzip des aerodynamischen Flugs wird durch unterschiedliche Bauweisen verwirklicht, denen gemeinsam ist, daß die Luftströmung relativ zu den Tragorganen zu einem dynamischen Auftrieb führt.
Starrflügelflugzeuge
Bei Starrflügelflugzeugen wird die Luftströmung über den Tragflächen durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs hervorgerufen. Der Begriff darf allerdings nicht zu der Annahme führen, dass die Flügel ausnahmslos unbeweglich sein müssen. Es gibt Flugzeuge mit Schwenkflügeln (variable Pfeilung), die der Fluggeschwindigkeit angepasst werden können, wie beispielsweise das Kampfflugzeug Tornado. Auch sie gehören zu dieser Kategorie.
Im weiteren Sinn gehören zu den nach dem Starrflügelprinzip fliegenden Flugzeugen auch Luftfahrzeuge mit vollkommen flexiblen Tragflächen, wie sie Gleit- und Motorschirme aufweisen und Luftfahrzeuge, bei denen die Tragflächen zerlegt werden können wie bei den Hängegleitern. Die Gleitschirme selbst (im Volksmund ihrer Form wegen oft "Matratzen" genannt) sind eigentlich nichts anderes als vom Fahrtwind aufgeblasene - nur relativv starre - Tragflügel. Fallschirme, die nicht lenkbar sind, insbesondere Bremsfallschirme und Fallbremsen (engl. fall retarder), gehören wegen dieses Unterschiedes nicht zu den Flugzeugen.
Bodeneffektfahrzeuge komprimieren Luft unter einer Tragfläche und sind damit nichts anderes als extrem tief fliegende Starrflügelflugzeuge.
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Flugzeug mit variabler Pfeilung -
Motorschirm -
Hängegleiter -
Bodeneffektfahrzeug
Drehflügelflugzeuge
Bei Drehflügelflugzeugen werden die Tragflächen in Form eines horizontalen Rotors gebaut. Die Luftströmung über den Rotorblättern wird hauptsächlich durch die Drehbewegung des Rotors oder der Rotoren erzeugt.
Hubschrauber
Hubschrauber besitzen einen oder mehrere angetriebene (nahezu) waagrechte Rotoren. Auftrieb und Vortrieb werden durch entsprechende Steuerung der Rotoren verwirklicht. Für die Steuerung für den Auftrieb wird die kollektive Rotorblattverstellung benutzt, die Steuerung für den Vortrieb (oder auch für den Seitwärts- oder Rückwärtsflug) wird durch zyklische Rotorblattverstellung erreicht.
Tragschrauber
Beim Tragschrauber, auch "Autogiro" genannt, sorgt ein durch den Fahrtwind, nicht durch ein Triebwerk, in Autorotation angetriebener Rotor für den Auftrieb. Der Rotor ersetzt dabei funktional den starren Tragflügel des Tragflügelflugzeugs. Für den Vortrieb muss ein Zug- oder Schubtriebwerk sorgen.
Flugschrauber
Flugschrauber erzeugen den Auftrieb über einen durch ein Triebwerk angetrieben Rotor und den Vortrieb über Schub- oder Zugtriebwerke. Da der Rotor nur noch durch den Auftrieb belastet wird, können Flugschrauber etwas höhere Geschwindigkeiten als Hubschrauber erreichen.
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Hubschrauber -
Tragschrauber
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(Kombinations)-Flugschrauber
Hybride aus Dreh- und Starrflügelflugzeug
Verbundhubschrauber
Verbundhubschrauber sind eine Kombination aus Hubschrauber und Starrflügelflugzeug. Sie besitzen einen oder mehrere Rotoren und feste Tragflügel meist in Form von Stummelflügeln, die beim Reiseflug einen Teil des Auftriebs übernehmen.
Kombinationsflugschrauber
Kombinationsflugschrauber, auch "Compounds" genannt, sind eine Kombination aus Flugschrauber und Starrflügelflugzeug. Beim Senkrechtstart übernimmt der Rotor den Auftrieb, beim Reiseflug übernehmen Schub- oder Zugtriebwerke den Vortrieb, Starrflügel und Rotor(en) den Auftrieb. Der Rotor kann beim Reiseflug auf niedrigen Widerstand eingestellt und vom Triebwerk abgekuppelt werden. Alternativ ist aber auch der Antrieb des Rotors bei Start und Landung durch Blattspitzenantriebe möglich (Beispiel: Fairey Rotodyne). Durch die Entlastung des Rotors lassen sich höhere Geschwindigkeiten als beim Hubschrauber erreichen.
Wandelflugzeug
Wandelflugzeuge, auch als Verwandlungsflugzeuge oder Verwandlungshubschrauber bezeichnet, besitzen während des Senkrechtstarts die Konfiguration eines Hubschraubers. Beim Übergang zum Reiseflug werden sie zum Starrflügelflugzeug umkonfiguriert, zum Beispiel durch Kippen des Rotors und Benutzung desselben als Zugtriebwerk (diese Konfiguration nennt sich Kipprotor oder Tiltrotor; Beispiel: Bell-Boeing V-22). Zu den Wandelflugzeugen gehören auch Kippflügel-, Schwenkrotor-, Einziehrotor- und Stopprotorflugzeuge. Wandelflugzeuge kombinieren die Vorteile eines Drehflügelflugzeugs mit denen eines Starrflügelflugzeugs. Die meisten nicht durch Strahltriebwerke angetriebenen Senkrechtstarter (VTOL-Flugzeuge) gehören zu den Wandelflugzeugen.
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Verbundhubschrauber Mil Mi-6 -
Kombinationsflugschrauber
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Wandelflugzeug (Kippflügelflugzeug)
Schwingenflugzeuge (Ornithopter)
Bei Schwingenflugzeugen bewegen sich die Tragflächen wie Vogelflügel auf und ab, sie werden deshalb von manchen Autoren auch als Flatterflügel bezeichnet und erzeugen gleichzeitig Auftrieb sowie Vortrieb. Besonders in der Frühzeit der Luftfahrt wurde versucht, Schwingenflugzeuge nach dem Vorbild der Natur zu bauen. Außer in kleinen Modellen ist es - dem Menschen(!) - bis heute noch nicht gelungen, Flugzeuge dieses Typs wirtschaftlich zu bauen, beziehungsweise wäre dies wohl material-, festigkeits- und steuerungstechnisch zu aufwendig oder aus heutiger Sicht gar unmöglich.
Rotorflugzeuge
Ein Rotorflugzeug besitzt als Tragorgane Flettner-Rotoren, die den Magnus-Effekt nutzen. Momentan haben Rotorflugzeuge keinerlei praktische Bedeutung. Rotorflugzeuge dürfen nicht mit Drehflügelflugzeugen verwechselt werden.
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Rotorflugzeug
Abgrenzung zum Luftkissenfahrzeug
Die Grenze zwischen Flugzeug und Landfahrzeug bzw. Schiff ist beim Vollhovercraft erreicht. Das Luftkissenfahrzeug nutzt nicht den aerodynamischen Auftrieb und ist deshalb kein Flugzeug. Ein Hybrid zwischen Luftkissenfahrzeug und Bodeneffektfahrzeug ist das amerikanische Hoverwing (das deutsche Modell gleichen Namens ist ein reines Bodeneffektfahrzeug). Dieses lässt sich wiederum den Starrflügelflugzeugen zuordnen.
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Vollhovercraft
Abgrenzung zur Rakete
Anders als das Flugzeug fliegt die Rakete ballistisch, auch wenn sie aerodynamische Steuerflächen haben kann. Diese dienen aber nicht dem Auftrieb. Ein Sonderfall ist der Raumgleiter, der meist im ballistischen Flug startet und im aerodynamischen Flug landet. Er kann als Flugzeug angesehen werden.
Aufbau
Traditionell wird ein Flugzeug in das Flugwerk, das Triebwerk und die Betriebsausrüstung eingeteilt.
Das Flugwerk
Das Flugwerk besteht aus aus dem Tragwerk, dem Rumpf oder der Zelle, dem Leitwerk, dem Steuerwerk, dem Fahrwerk bei Landflugzeugen bzw. dem Schwimmwerk bei Wasserflugzeugen. Bei Senkrechtstartern kann statt dem Fahrwerk oder dem Schwimmwerk ein Kufenlandegestell vorhanden sein.
Tragwerk
Das Tragwerk besteht bei Starrflügelflugzeugen aus Flügel, Vorflügel und Landeklappen, bei Drehflügelflugzeugen aus dem Rotor oder den Rotoren.
Leitwerk
Das Leitwerk besteht bei Starrflügelflugzeugen aus dem Höhenleitwerk mit den Höhenrudern und den Trimmrudern für die Höhenruder, dem Seitenleitwerk mit dem Seitenruder und dem Trimmruder für das Seitenruder und den Querrudern. Bei bestimmten Drehflügelflugzeugen können sich an den Rotorblättern kleine Ruder befinden. Auch einen Heckrotor, ein Fenestron oder eine Steuerdüse am Heckausleger kann als zum Leitwerk gehörend betrachtet werden.
Steuerwerk
Das Steuerwerk oder die Steuerung besteht beim Starrflügelflugzeug aus dem Steuerknüppel oder der Steuersäule mit Steuerhorn oder Handrad, den Seitensteuerpedalen, Gestänge, Seilzügen oder Steuerhydraulik. Die Steuersäule wird bei einigen modernen Flugzeugen durch den Sidestick ersetzt (Fly-by-Wire).
Beim Hubschrauber gilt entsprechendes, dieser besitzt allerdings statt dem Steuerknüppel oder der Steuersäule einen Blattverstellhebel für die kollektive Rotorblattverstellung und einen Steuerknüppel für die zyklische Rotorblattverstellung.
Der Antrieb (traditionelle Bezeichnung: Triebwerk)
Das Triebwerk eines Flugzeuges umfasst einen oder mehrere Motoren mit Zubehör: den Kolbenmotor, die Gasturbine, das Staustrahltriebwerk oder das Raketentriebwerk, den Propeller, die Gebläsestufe eines Mantelstromtriebwerkes, will man diese als Ableitung des Propellers ansehen oder der Propfan mit oder ohne Mantel als Nachfolger des Propellers, die Kraftstofftanks, die Schmieranlage, die Motorkühlung, Triebwerksträger und Triebwerksverkleidung. Weiteres zu den Antriebsarten siehe Abschnitt Auftrieb und Vortrieb.
Die Betriebsausrüstung
Die Betriebsausrüstung eines Flugzeuges umfasst alle bordseitigen Komponenten eines Flugzeuges, die nicht zu Flugwerk und Triebwerk gehören und die zur sicheren Durchführung eines Fluges erforderlich sind. Sie besteht aus den Komponenten zur Überwachung von Fluglage und Flugzustand und dem Zustand der Triebwerke, zur Navigation, zur Kommunikation, Versorgungssysteme, Warnsysteme, Sicherheitsausrüstung und gegebenenfalls Sonderausrüstung. Der elektronische Teil der Betriebsausrüstung wird auch Avionik genannt.
Viele Fachautoren zählen inzwischen das Steuerwerk oder die Steuerung nicht mehr zum Flugwerk, sondern zur Betriebsausrüstung, da bei modernen Flugzeugen die Steuerung von den Sensoren der Betriebsausrüstung und von Bordrechnern wesentlich beeinflusst wird.
Grundlagen: Auftrieb und Vortrieb
Auftrieb
Der Auftrieb wird beim Starrflügelflugzeug und wenn man die Rotoren eines Drehflügelflugzeuges als rotierende Tragflächen betrachtet auf der einen Seite durch die Form des Flügelprofils aber auch durch den Winkel zwischen der anströmenden Luft und der Flügelebene, besser Profilsehne, dem sogenannten Anstellwinkel, (englisch: angle of attack) bestimmt. Durch diesen Winkel wird die Luft nach unten abgelenkt und das Flugzeug nach oben.
Im Horizontalflug mit konstanter Geschwindigkeit ist die Auftriebskraft gleich der Schwerkraft (Gleichgewicht), im Steigflug hingegen überwiegt die Auftriebskraft. Zusätzlich entsteht durch die Reibung der Luft an der Flugzeugaußenhaut ein Widerstand, der durch den Antrieb überwunden werden muss. Bei Starrflügelflugzeugen werden die Tragflügelprofile in der Regel so ausgelegt, dass der Widerstand möglichst klein, aber der Auftrieb möglichst groß ist. Auch der Rumpf leistet einen kleinen Beitrag zum Auftrieb. Bei den Lifting Body genannten Flugzeugen ist der Rumpf aerodynamisch so geformt, dass er den Hauptanteil des Auftriebs übernimmt.
Die Steigrate bzw. Sinkrate bekommt der Flugzeugführer über das Variometer angezeigt, die Höhe in Bezug auf die Meereshöhe über den barometrischen Höhenmesser, die Höhe über Grund bei größeren Flugzeugen über den Radarhöhenmesser.
Zusammenhang zwischen Auftrieb, Vortrieb und Luftwiderstand
Um sich vorwärts zu bewegen, muss das Flugzeug mittels des Antriebs Vortrieb erzeugen, um den Widerstand, der die freie Vorwärtsbewegung hemmt, zu überwinden. Der Luftwiderstand eines Flugzeuges ist zum einen vom Formwiderstand, bedingt durch die Reibung der Luft am Körper des Flugzeuges und zum anderen vom Auftrieb abhängig. Der vom Auftrieb abhängige "induzierte" Teil des Luftwiderstands wird in einigen Quellen induzierter Widerstand genannt: Der Höhengewinn eines Flugzeugs ist nur durch Arbeit zu erreichen, die sich in einem zusätzlichen Widerstand gegen den Vortrieb auswirkt. Vereinfacht betrachtet (gültig außerhalb von Grenzbereichen bei Starrflügelflugzeugen) verändert sich der Auftrieb linear mit dem Anstellwinkel der Tragfläche, der Widerstand jedoch nahezu quadratisch.
Maßgeblich für die aerodynamische Qualität eines Flugzeugs ist weniger ein günstiger Widerstandsbeiwert (cW-Wert) wie beim Kraftfahrzeug, sondern das Verhältnis von Widerstand zu Auftrieb, die Gleitzahl.
Den Zusammenhang zwischen Widerstand und Auftrieb eines bestimmten Flugzeugs und damit dessen aerodynamische Charakteristik nennt man die Flugzeugpolare, dargestellt im Polardiagramm nach Otto Lilienthal.
Fluggeschwindigkeit und Flugenveloppe
Spricht man über die Fluggeschwindigkeit eines Flugzeuges, so muss man mindestens zwei Werte unterscheiden. Der Flugzeugführer bekommt über seinen Fahrtmesser die Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft angezeigt. Diese wird aus aus dem statischen Druck und dem dem Gesamtdruck aus statischem und dynamischem Druck am Staurohr des Fahrtmessers ermittelt. Diese angezeigte Geschwindigkeit (indicated air speed, abgekürzt IAS) ist jedoch von der Kompressibilität der Luft in der Flughöhe abhängig und nicht gleich der wahren Fluggeschwindigkeit (true air speed, abgekürzt TAS).
Der mögliche Geschwindigkeitsbereich (TAS) eines Flugzeugs in Abhängigkeit von der Flughöhe wird durch die Flugenveloppe dargestellt. Die Maximalgeschwindigkeit des Flugzeugs ist spätestens beim Flug an dessen mechanischen Festigkeitsgrenzen erreicht und zusätzlich bei Flugzeugen, die bedingt durch die hohe Leistung ihres Antriebs den Bereich der Schallgeschwindigkeit erreichen können, die aber nicht für Überschallflüge konstruiert sind in einem gewissen Abstand zur Schallgeschwindigkeit. Wie schnell ein Flugzeug bezogen auf die Schallgeschwindigkeit fliegt, wird durch die Mach-Zahl dargestellt, wobei die Mach-Zahl 1 die Schallgeschwindigkeit ist. Moderne Verkehrsflugzeuge mit Strahltriebwerk erreichen Geschwindigkeiten (IAS) von Mach 0,8 bis 0,85.
Die Minimalgeschwindigkeit wird benötigt, damit die Tragfläche ausreichend Auftrieb erzeugt. Diese Minimale Geschwindigkeit nennt man Überziehgeschwindigkeit. Unter der Überziehgeschwindigkeit erfolgt ein Strömungsabriss (englisch: stall). Die Überziehgeschwindigkeit ändert sich, je nachdem, ob die Hochauftriebshilfen aus- oder eingefahren sind.
Beim Drehflügelflugzeug kommen bezüglich der maximalen Fluggeschwindigkeit noch andere Gesichtspunkte hinzu: Die Blattspitzen der nach vorne laufenden Rotorblätter sollen nicht die Schallgeschwindigkeit erreichen, bei den nach hinten laufenden Rotorblättern darf es nicht zum Strömungsabriss durch zu geringe Anstömung kommen. Die bezogen auf die Masse des Drehflügelflugzeugs zu installierende Antriebsleistung steigt außerdem überproportional zur zu erreichenden Geschwindigkeit. Bei Hybriden aus Starrflügelflugzeug und Drehflügelflugzeug entlasten bei höheren Geschwindigkeiten die zusätzlichen Tragflügel den Hauptrotor bzw. die Hauptrotoren, daher können diese Flugzeuge bei gleicher Antriebsleistung schneller fliegen, als reine Drehflügelflugzeuge.
Flugzeuge starten und landen gegen den Wind. Dadurch wird die zum Auftrieb beitragende angezeigte Geschwindigkeit größer als die wahre Fluggeschwindigkeit mit der Folge, dass wesentlich kürzere Start- und Landestrecken gebraucht werden als bei Rückenwind.
Arten des Vortriebs
Zur Erzeugung des Vortriebs gibt es verschiedene Möglichkeiten:
ohne Eigenantrieb
Bei Segelflugzeugen, Hängegleitern und Gleitschirmen ist der Vortrieb auch ohne Eigenantrieb gewährleistet, da vorhandene Höhe sehr verlustarm in Geschwindigkeit umgewandelt werden kann. Der Höhengewinn selbst erfolgt durch Aufwinde (z.B. Thermik oder Hang- und Wellenaufwinde).
Propeller in Verbindung mit Muskelkraft
Eine extreme Form des Propellerantriebs stellen sog. Muskelkraftflugzeuge (HPA) dar: Ein Muskelkraftflugzeug wird nur mit Hilfe der Muskelkraft des Piloten angetrieben, unter Ausnutzung der Gleiteigenschaften der Flugzeugkonstruktion.
Propeller in Verbindung mit einem Elektromotor
Ein Propeller kann auch durch einen Elektromotor angetrieben werden. Diese Antriebsart wird vor allem bei Solarflugzeugen und bei Modellflugzeugen verwendet.
Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren
Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren waren bis zur Entwicklung der Turbostrahltriebwerke die übliche Antriebsart. Als praktische Leistungsgrenze für Flugmotoren dieser Art wurden 4000 PS (2940 kW) angesehen, als erreichbare Geschwindigkeit 750 km/h. Heute ist diese Antriebsart für Sportflugzeuge und kleinere ein- bis zweimotorige Flugzeuge üblich. Auf Grund der besonderen Anforderungen an die Sicherheit der Motoren werden spezielle Flugmotoren verwendet.
Vortrieb beim Hubschrauber
Bei Hubschraubern sorgen der Hauptrotor oder die Hauptrotoren durch die zyklische Rotorblattverstellung für den Vortrieb. Angetrieben wird der Hubschrauber von einem Kolbenmotor oder von einer oder zwei Gasturbinen, bei denen die Leistung über die Turbinenwelle abgenommen wird (Wellenleistungstriebwerk).
Turboprop
Propellerturbinentriebwerke kurz Turboprop werden für Kurz- und Mittelstreckenerkehrsflugzeuge, militärische Transportflugzeuge, Seeüberwachungsflugzeuge und ein- oder zweimotorige Geschäftsreiseflugzeuge im Unterschallbereich verwendet. Weiterentwicklungen für die zukünftige Verwendung in Verkehrsflugzeugen und militärischen Transportflugzeugen sind "Unducted Propfan", auch "Unducted Fan" (UDF) genannt und "Shrouded Propfan" (z.B. MTU CRISP).
Turbostrahltriebwerk
Turbostrahltriebwerke (Gasturbinen) werden für moderne schnelle Flugzeuge bis nahe dem Transschallgeschwindigkeitsbereich (transsonischer Geschwindigkeitsbereich) oder auch für Geschwindigkeiten im Transschall- und Überschallbereich eingesetzt. Für Flüge im Bereich der Überschallgeschwindigkeit besitzen Turbostrahltriebwerke zur Leistungserhöhung oft eine Nachverbrennung.
Staustrahltriebwerk
Staustrahltriebwerke wurden historisch in Form des Verpuffungsstrahltriebwerks als Vorgänger der Raketentriebwerke für Marschflugkörper verwendet, heute als ventillose Staustrahltriebwerke für Hyperschallgeschwindigkeiten. Kombinationen aus Turbostrahltriebwerk mit Nachverbrennung und Staustrahltriebwerk werden Turbostaustrahltriebwerk oder Turboramjet genannt.
Raketentriebwerke
Raketentriebwerke werden bisher nur bei Experimentalflugzeugen verwendet.
Booster
Um den Vortrieb und besonders den Auftrieb beim Start von STOL-Flugzeugen zu erhöhen, wurden zeitweise auch Booster in Form von Strahltriebwerken (Beispiel: Varianten der Fairchild C-123) oder gar Dampfraketen eingesetzt.
Flugsteuerung
Die Flugsteuerung (englisch: Flight control) beinhaltet das gesamte System zur Steuerung von Flugzeugen um alle 3 Raumachsen. Dazu gehören neben den Steuerflächen und den Steuerelementen in der Pilotenkanzel auch die Übertragung der Steuereingaben.
Achsen
Zur Beschreibung der Steuerung werden Achsen benannt: Querachse (engl."pitch"), Längsachse (engl. "roll"), und Hochachse (engl. "yaw"). Jeder Achse ist bei einem 3-Achs-gesteuerten Starrflügelflugzeug eine oder mehrere Steuerflächen zugeordnet. Eine 2-Achs-Steuerung verzichtet z.B. auf Querruder oder Seitenruder, die fehlende Komponente wird durch die Eigenstabilität ersetzt.
Steuerflächen und Steuerdüsen
Die Steuerung erfolgt beim Starrflügelflugzeug durch Ruder und Klappen, Strahlklappen genannte Schlitzdüsen, das Verstellen von Schubvektoren (Strahltriebwerke, bei denen der Abgasstrahl in verschiedene Richtungen bewegt werden kann), Verwindung der Tragflügel und Leitwerke oder Gewichtsverlagerung, beim Hubschrauber durch die Rotorblattverstellung und die Steuerung eines eventuell vorhandenen Heckrotors oder Fenestrons oder einer Düse am Heckausleger, bei allen anderen Flugzeugen können alle Steuerungsmöglichkeiten zum Einsatz kommen. Beim Senkrechtstarter kommen als weitere Steuerungsmöglichkeiten insbesondere im Schwebe- und Transitionsflug das Kippen bzw. Schwenken von Rotoren oder Strahltriebwerken hinzu.
Die Steuerung von Starrflügelflugzeugen sei am Beispiel der Steuerung über Ruder dargestellt:
- Querruder am hinteren Ende der Tragfläche dient der Steuerung der Querlage, also der Drehung um die Längsachse, dem Rollen.
- Höhenruder am hinteren Ende des Flugzeugs dient der Veränderung der Längsneigung, auch Nicken oder Kippen genannt, der Anstellwinkel wird verändert.
- Seitenruder beim konventionellen Starrflügelflugzeug am hinteren Ende des Flugzeugs dient der Seitensteuerung, auch Wenden oder Gieren genannt.
- Trimmruder am Höhenruder dienen der Höhentrimmung.
- Spoiler dienen der Begrenzung der Geschwindigkeit im Sinkflug und Verminderung des Auftriebs.
Das Flugzeug kann simultan um eine oder mehrere dieser Achsen drehen.
Das Höhenruder ist in der Regel hinten am Flugzeugrumpf angebracht, ebenso das Seitenruder, diese Kombination wird als Heckleitwerk bezeichnet. Abweichend davon kann die Höhensteuerung auch vorne platziert sein (Canard).
Höhen- und Seitenruder können auch kombiniert werden wie beim V-Leitwerk.
Die Querruder können durch gegenläufigen Ausschlag der Höhenruder ersetzt werden.
Alle Arten von Trimmrudern dienen der Stabilisierung der Flugzeuglage und erleichtern dem Piloten die Flugsteuerung. Bei modernen Flugzeugen übernimmt der Autopilot die Kontrolle der Trimmruder.
Die Hochauftriebshilfen werden beim Starten/Steigflug und zum Landeanflug benutzt. An der Hinterkante der Flügel befinden sich die Hinterkantenauftriebshilfen oder Endklappen (flaps), die im Gegensatz zu den Rudern immer synchron an beiden Tragflügeln verwendet werden. Größere Flugzeuge und STOL-Flugzeuge haben meist auch noch Nasenauftriebshilfen in Form von Vorflügeln (Slats), Krügerklappen oder Nasenklappen (Kippnasen) die analog zu den Landeklappen an der hinteren Tragflächenkante, an der vorderen Tragflächenkante ausfahren. Durch die Klappen kann die Wölbung des Tragflügelprofils so verändert werden, dass auch beim langsamen Landeanflug/Steigflug der Auftrieb erhalten bleibt.
Für die Begrenzung der Geschwindigkeit im Sinkflug werden auf den Tragflächen angebrachte sogenannten Brems-/Störklappen, "Spoiler" genannt, verwendet. Im ausgefahrenen Zustand vermindern sie den Auftrieb an den Tragflächen (Strömungsablösung). Durch den verringerten Auftrieb ist ein steilerer Landeanflug möglich. Spoiler werden auch zur Unterstützung oder, in bestimmten Flugbereichen, als Ersatz für Querruder verwendet. Nach der Landung werden sie voll ausgefahren und so der Auftrieb bewusst zerstört. Dies geschieht meist durch einen Automatismus, der unter anderem durch das Einfedern des Hauptfahrwerks bei der Landung eingeleitet wird.
Es gibt auch Steuerflächen mit mehrfachen Funktionen:
- Flaperons: Arbeiten sowohl als Klappen als auch als Querruder
- Elevons: Arbeiten sowohl als Höhenruder als auch als Querruder, besonders beim Nurflügel
Neben der konventionellen Anordnung der Steuerflächen existieren, wie vorher angedeutet, auch Sonderformen:
- Das Entenflugzeug hat das Höhenruder vorne, beispielsweise Gyroflug SC01 Speed-Canard
- Der Nurflügel hat kein separates Höhenruder, beispielsweise der Northrop B-2 Bomber
Steuerelemente
Steuerelemente sind diejenigen Hebel und Pedale, die in der Pilotenkanzel vom Piloten betätigt werden können und zur Steuerung des Flugzeugs dienen.
Steuerknüppel, Steuerhorn oder Sidestick
Steuerknüppel, Steuerhorn oder Sidestick dienen zur Steuerung der Querlage und der Längsneigung und steuern das Querruder und das Höhenruder.
Das Steuerhorn ist eine Steuereinheit, die zentral vor dem Piloten angeordnet ist, und über Handgriffe für beide Hände verfügt.
Ein Sidestick ist ein Steuerknüppel, der nicht zentral vor dem Piloten, sondern seitlich angeordnet ist, und daher nur mit einer Hand zu bedienen ist.
Seitenruderpedale
Die Pedale zur Seitensteuerung betätigen das Seitenruder und in der Regel am Boden auch die Bremsen. Bei Segelflugzeugen wird die Radbremse (wenn vorhanden) meist durch Ziehen des Bremsklappenhebels betätigt.
Trimmung
Man findet
- Trimmrad oder Trimmhebel zur Höhentrimmung
- Seitenrudertrimmung zur Seitentrimmung, z.B. bei mehrmotorigen Flugzeugen zur Kompensation eines Motorausfalls.
Signalübertragung
Die Übertragung der Steuersignale kann erfolgen
- mechanisch durch Stangen oder Seile
- hydromechanisch durch Hydraulikleitungen
- elektrisch durch Fly-by-wire oder durch Lichtleiter (Fly-by-light)
Instrumente zum Erkennen der Lage im Raum
Seine Lage im Raum erkennt der Flugzeugführer entweder durch Beobachtung der Einzelheiten des überflogenen Gebiets und des Horizonts, oder durch Anzeigeinstrumente (Flugnavigation). Bei schlechter Sicht dient der künstliche Horizont der Anzeige der Fluglage in Bezug auf die Nickachse, also Anstellwinkel des Flugzeugrumpfes und die Rollachse, die sogenannte Querlage (Banklage). Die Himmelrichtung, in die das Flugzeug fliegt zeigt der magnetische Kompass und der Kreiselkompass, auch Kurskreisel (nach der englischen Bezeichnung "directional gyro") genannt. Magnetischer Kompass und Kurskreisel ergänzen sich gegenseitig, da der Magnetkompass bei Sink-, Steig- und Kurvenflügen zu Dreh- und Beschleunigungsfehlern neigt, der Kurskreisel jedoch nicht. Der Kurskreisel hat jedoch keine eigene "nordsuchende" Eigenschaft und muss mindestens vor dem Start (in der Praxis auch in regelmäßigen Abständen beim Geradeausflug) mit dem Magnetkompass kalibriert werden. Der Wendezeiger dient zur Anzeige der Drehrichtung und zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs um die Hochachse (engl. rate of turn). Er enthält meistens die Kugellibelle, die anzeigt, wie koordiniert eine Kurve geflogen wird.
Weitere Klassifizierungen
Neben der nahe liegenden Klassifizierung nach der Bauweise oder der Antriebsart haben sich weitere Klassifizierungen etabliert.
Zivile oder militärische Nutzung
Zivilflugzeuge dienen der zivilen Luftfahrt, dazu gehört die allgemeine Luftfahrt und der Linien- und Charterverkehr durch die Fluggesellschaften (Airlines).
Militär-Flugzeuge sind Flugzeuge, die der militärischen Nutzung unterliegen. Ganz sauber ist die Grenze jedoch nicht immer zu ziehen. Viele Flugzeuge erfahren sowohl militärische, als auch zivile Verwendung.
Klassifizierung nach Verwendungszweck
Zivilflugzeuge werden hauptsächlich nach folgendem Schema klassifiziert:
Die ersten Flugzeuge waren Experimentalflugzeuge. Experimentalflugzeuge, auch Versuchflugzeuge genannt, dienen dem Erforschen von Techniken oder dem Testen von Forschungserkenntnissen im Bereich der Luftfahrt.
Sehr früh in der Geschichte des Flugzeugs entstanden auch die Sportflugzeuge. Ein Sportflugzeug ist ein Leichtflugzeug zur Ausübung einer sportlichen Tätigkeit, entweder zur Erholung oder bei einem sportlichen Wettkampf.
Noch vor dem ersten Weltkrieg kam es zur Erprobung und zum Bau des Passagierflugzeugs. Passagierflugzeuge dienen dem zivilen Personentransport und werden auch als Verkehrsflugzeug bezeichnet. Heute werden kleinere Passagierflugzeuge auch als Geschäftsreiseflugzeuge bezeichnet.
Ein Frachtflugzeug ist ein Flugzeug zum Transport von (kommerzieller) Fracht. Sitze sind daher nur für die Mannschaft eingebaut, meist enthalten sie heute ein Transportsystem für Paletten und Flugzeugcontainer.
Eine Unterkategorie des Frachtflugzeugs ist das Postflugzeug. Frühe Postflugzeuge konnten auch dem Transport einzelner Personen dienen.
Für den Bereich der Land- und Forstwirtschaft werden spezielle Flugzeuge verwendet, die Dünger, bodenverbessernde Stoffe und Pflanzenschutzmittel in Behältern mitführen können und über Sprühdüsen, Streuteller oder ähnliche Einrichtungen verbreiten können. Sie werden allgemein als Agrarflugzeuge bezeichnet.
Feuerlöschflugzeuge, auch "Wasserbomber" genannt sind Flugzeuge, die Wasser und Löschadditive in ein- oder angebauten Tanks mitführen und über Schadfeuern abwerfen können.
Es gibt unter dem Begriff Sanitätsflugzeug (amtlich "Luftrettungsmittel" genannt) verschiedene unterschiedliche Kategorien wie Rettungshubschrauber, Intensivtransporthubschrauber, Notartzteinsatzhubschrauber oder Flugzeuge zur Rückholung von Patienten aus dem Ausland. Unter den Überbegriff Search and Rescue (SAR) fallen Flugzeuge, die zum Suchen und Retten von Unfallopfern verwendet werden.
Es gibt zahlreiche Sonderbauformen wie z.B. Forschungsflugzeuge mit spezieller Ausrüstung (spezielles Radar, Fotokameras, sonstige Sensoren).
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Experimentalflugzeug -
Sportflugzeug: Ultraleichtflugzeug Sky-Arrow -
Passagierflugzeug - Geschäftsreiseflugzeug Pilatus PC-12 -
Frachtflugzeug Airbus A300-600ST Beluga -
Postflugzeug -
Agrarflugzeug: PAC Cresco streut Kunstdünger
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Feuerlöschflugzeug -
Sanitätsflugzeug: Inneres eines Ambulanzflugzeugs
Militärflugzeuge werden nach folgenden Verwendungszwecken unterschieden:
Ein Jagdflugzeug ist ein in erster Linie zur Bekämpfung anderer Flugzeuge eingesetztes Militärflugzeug.
Ein Bomber ist ein militärisches Flugzeug, das dazu dient, Bodenziele mit Fliegerbomben, Luft-Boden-Raketen und Marschflugkörpern anzugreifen.
Ein Verbindungsflugzeug ist ein kleines Militärflugzeug, mit dem in der Regel Kommandeure transportiert werden. Es kann außerdem der Gefechtsfeldaufklärung dienen (heute nur noch bei Truppenübungen), als kleineres Ambulanzflugzeug dienen oder für Botendienste eingesetzt werden. Heute werden als Verbindungsflugzeug meistens leichte Hubschrauber eingesetzt.
Luftbetankung bezeichnet die Übergabe von Treibstoff von einem Flugzeug zu einem anderen während des Fluges. Üblicherweise ist das Flugzeug, das den Treibstoff zur Verfügung stellt, ein speziell für diese Aufgabe entwickeltes Tankflugzeug.
Ein Trainer ist ein Flugzeug, das zur Ausbildung von Piloten benutzt wird.
Transportflugzeuge sind besondere Frachtflugzeuge, die für den militärischen Lastentransport entwickelt werden. Sie müssen robust, zuverlässig, variabel für den Personen-, Material- oder Frachttransport geeignet sowie schnell ein- und ausladbar sein. Transportiert werden können, auch in Kombination, zum Beispiel Hilfsgüter, Fallschirmspringer, Fahrzeuge, Panzer, Truppen oder Ausrüstung.
Ein Aufklärungsflugzeug ist ein Militärflugzeug, das für die Aufgabe konstruiert, umgebaut oder ausgerüstet ist, Informationen für die militärische Aufklärung zu beschaffen. Manchmal werden Aufklärungsflugzeuge auch als Spionageflugzeuge bezeichnet.
Ein Erdkampfflugzeug ist ein militärischer Flugzeugtyp, der besonders für die Bekämpfung von Bodenzielen vorgesehen ist. Dieser Typus stellt eine eigene Flugzeugart dar, die ganz spezifische taktische Aufgaben erfüllen soll. Da die Angriffe in niedrigen bis mittleren Flughöhen stattfinden und mit starkem Abwehrfeuer zu rechnen ist, werden besondere Schutzmaßnahmen ergriffen, wie Panzerung der Kabine und Triebwerke gegen Bodenfeuer. Transportflugzeuge, die mit seitlich ausgerichteten Maschinenwaffen oder gar Rohrartillerie ausgerüstet sind, nennen sich Gunship. Drehflügelflugzeuge als Erdkampfflugzeuge werden als "Kampfhubschrauber" bezeichnet.
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Jagdflugzeug: Mikojan-Gurewitsch MiG-29
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Bomber: Boeing B-52 -
Verbindungsflugzeug: Alouette III der Schweizer Armee -
Tankflugzeug: KC-135R Stratotanker, zwei F-15s (Doppelleitwerke) und zwei F-16s, auf einer Luftbetankungs-Trainingsmission -
Trainer: Pilatus PC-7 der schweizerischen Luftwaffe -
Transportflugzeug: Transall C-160D -
Aufklärungsflugzeug: Lockheed SR-71B Blackbird -
Erdkampfflugzeug/Kampfhubschrauber: AH-64 Apache Longbow
Klassifizierung nach Struktur des Flugzeugs
Flugzeuge, die starre Tragflügel besitzen werden häufig auch nach der Anzahl und Lage der Tragflügel zum Rumpf kategorisiert.
Ein Eindecker ist ein Flugzeug mit einer Tragfläche bzw. einem Paar Tragflügeln. Eindecker werden wiederum unterteilt in
- Tiefdecker, bei denen die Unterseite der Tragfläche mit der Unterseite des Rumpfes abschließt;
- Mitteldecker, bei denen die Tragfläche in der Mitte der Rumpfseiten angeordnet ist;
- Schulterdecker, bei denen die Tragflächen auf oder in der Oberseite des Rumpfes angeordnet sind;
- Hochdecker, bei denen die Tragfläche über der Oberseite des Rumpfes verstrebt angeordnet sind.
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Tiefdecker
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Mitteldecker -
Schulterdecker -
Hochdecker
Doppeldecker ist die Bezeichnung für ein Flugzeug, das zwei vertikal gestaffelt angeordnete Tragflächen besitzt. Eine Sonderform des Doppeldeckers ist der "Anderthalbdecker". Um die Zeit des ersten Weltkriegs gab es auch Dreidecker.
Doppelrumpfflugzeuge besitzen zwei Rümpfe. Das Cockpitkanzel ist in der Regel an der Tragfläche zwischen den Rümpfen angebracht. Die zwei Rümpfe werden in diesem Fall auch als Doppelleitwerksträger bezeichnet. In selteneren Fällen besitzt jeder der zwei Rümpfe ein Cockpit.
Asymmetrische Flugzeuge sind ein sehr seltener Flugzeugtyp, das bekannsteste Exemplar ist die Blohm & Voss BV 141 von 1938. Hier ist die Flugzeugkanzel auf der Tragfläche, während der Propeller und Motor den Rumpf alleine besetzen. Die Tragflächen sind asymmetrisch ausgebildet.
Als Canard oder Entenflugzeug bezeichnet wird ein Flugzeug bezeichnet, bei dem das Höhenleitwerk nicht konventionell am hinteren Ende des Flugzeugs montiert ist, sondern vor der Tragfläche an der Flugzeugnase.
Ein Nurflügel ist ein Flugzeug ohne ein separates Höhenruder, bei dem es keine Differenzierung zwischen Tragflächen und Rumpf gibt. Sonderformen der Nurflügelflugzeuge Deltaflugzeuge sowie Hängegleiter, mit oder ohne Motor. Bildet der Rumpf selbst den Auftriebskörper und hat dieser nicht mehr die typischen Dimensionen eines Tragflügels, wird er als "Lifting Body" bezeichnet.
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Doppeldecker -
Anderthalbdecker
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Doppelrumpfflugzeug mit Cockpitkanzel zwischen den Rümpfen -
Doppelrumpfflugzeug mit je einem Cockpit in jedem Rumpf -
Asymmetrisches Flugzeug: Blohm & Voss BV 141 -
Canard: Gyroflug SC01 -
Nurflügel: Northrop B-35 -
Lifting Bodys
Ein Wasserflugzeug ist ein Flugzeug, das für Start und Landung auf Wasserflächen konstruiert ist. Es hat meist unter jeder der beiden Tragflächen einen leichten, bootartigen Schwimmer. Bei Flugbooten ist der gesamte Rumpf schwimmfähig. Wasserflugzeuge und Flugboote können nur vom Wasser aus starten oder im Wasser landen. Sind diese Flugzeuge mit (meist einziehbaren) Fahrwerken versehen, mit denen sie auch vom Land aus starten und auf dem Land landen können, werden sie Amphibienflugzeuge genannt.
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Wasserflugzeug -
Flugboot -
Amphibienflugzeug
Klassifizierung nach Start- und Landeeigenschaften
Starrflügelflugzeuge und einige Typen der Drehflügelflugzeuge benötigen eine mehr oder weniger präparierte Start- und Landebahn einer gewissen Länge. Die Ansprüche reichen von einem ebenen Rasen ohne Hindernisse bis zur geteerten oder betonierten Piste. Historisch wurde die geteerte Piste nach dem damals verwendeten Verfahren "Tarmac" genannt.
Flugzeuge die mit besonders kurzen Start- und Landebahnen auskommen werden als Kurzstartflugzeug oder STOL-Flugzeuge typisiert.
Flugzeuge die senkrecht starten und landen können sind Senkrechtstarter oder VTOL-Flugzeuge. Sie benötigen gar keine Start- und Landebahn, sondern nur einen Untergrund ausreichender Größe, der ihr Gewicht tragen kann, und auf dem der Abwind, der durch das VTOL-Flugzeug erzeugt wird (engl. downwash), nicht allzu viel Schaden anrichtet, z.B. ein Helipad.
VTOL-Flugzeuge, die auf dem Boden senkrecht nach oben stehend starten und landen, sind Heckstarter.
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STOL-Flugzeug Dornier Do-27 -
Senkrechtstarter X-22a -
Heckstarter Lockheed XFV-1
Unbemannte Flugzeuge
Im zivilen Bereich sind unbemannte Flugzeuge meistens als Modellflugzeug gebräuchlich. Sie werden meistens über Funkfernsteuerungen gesteuert, sehr selten über Programmsteuerungen. Häufiger sind bei Modellen von Drehflügelflugzeugen die Kombination von Funkfernsteuerung und Programmsteuerung, in die beispielsweise eine Kreiselstabilisierung eingreift.
Als unbemannte Flugzeuge ziviler Nutzung im weitesten Sinn können auch Zugdrachen angesehen werden.
Unbemannte Flugzeuge zum Gebrauch im militärischen und behördlichen Bereich werden Drohnen genannt. Das Spektrum reicht hier von Modellflugzeugen zur Zieldarstellung für Flugabwehrkanonen über unbemannte Aufklärungsflugzeuge bis hin zu unbemannten bewaffneten Kampfflugzeugen (Kampfdrohnen). Im behördlichen Bereich werden Drohnen von Polizei und Zoll zur Tätersuche und Verfolgung eingesetzt, denkbar ist nahezu jede Nutzung, bei der bisher die Video- und Wärmebildkameras von Polizeihubschraubern eingesetzt werden. Auch für die Nutzung durch die Feuerwehr werden Drohnen mit Wärmebildkameras entwickelt. Die Steuerung erfolgt über Funkfernsteuerung oder Programmsteuerung.
Während Drohnen in der Regel wiederverwendbar sind, werden unbemannte Flugzeuge mit fest angebauten Sprengköpfen als Marschflugkörper bezeichnet.
Geschichte
Vorbilder aus der Natur
Die ersten "Flieger" stammen aus der Natur, sind Geschöpf oder ein Produkt der Evolution, je nach Weltanschauung. Vögel und Insekten sind jedoch so perfekte Konstruktionen, dass sie bis heute nicht nach gebaut werden können. Es ist bis heute noch keinem Menschen gelungen, sich mit einem Ornithopter in die Lüfte zu erheben, geschweige denn in einem Flugzeug, das die Flugeigenschaften einer Libelle hat. Gleichwohl darf wohl der Gleitflug der Vögel als Vorbild für den Gleitflug der Starrflügelflugzeuge angesehen werden.
Anders sieht es bei den Drehflügelflugzeugen aus. Der Same des Ahornbaums wurde wohl nie als Vorbild für das Drehflügelflugzeug angesehen, obwohl er ein natürlicher Tragschrauber ist. Er fällt ja nur zur Erde.
Dies führt zu einer weiteren Frage im Zusammenhang mit Flugzeugen: Was macht denn eigentlich die Faszination am Fliegen aus? Die Antwort geben viele Allegorien, schon vor der Sage von Ikaros und Daidalos: Flügel haben bedeutet nahezu unbegrenzte Freiheit.
Altes und Sagenhaftes
Im vierten Jahrhundert v. Chr. spielen chinesische Kinder bereits mit einem Spielzeug, das als erstes bekanntes Modell zum Hubschrauber (Drehflügelflugzeug) angesehen werden kann. Der chinesische Kreisel bestand aus einem runden Stab, in den kreuzförmig leicht angestellt Vogelfedern eingesteckt waren. Durch Drehung des Rundstabs zwischen beiden Handflächen erzeugen die Federn schließlich genug Auftrieb, um den Kreisel in die Luft steigen zu lassen.
Um die Zeitenwende dokumentierte der römische Dichter Publius Ovidius Naso in seinem Werk Metamorphosen die griechische Sage von Daidalos und Ikaros, die mit selbstgebauten Schwingen die Flucht von Kreta nach Sizilien versuchten.
In der Zeit der Renaissance entwarf Leonardo da Vinci verschiedene Flugzeuge, darunter auch den ersten "Helicopter". Keines der Modelle wäre flugtauglich gewesen. Da Vincis Entwürfe wurden erst Ende des 19. Jahrhunderts wiederentdeckt und hatten wohl keinen Einfluss auf die Entwicklung der ersten Flugzeuge.
Vom Schritt zum Sprung, vom Sprung zum Flug
1810 bis 1811 konstruiert Albrecht Ludwig Berblinger, der berühmte Schneider von Ulm seinen ersten flugfähigen Gleiter, führt ihn jedoch der Öffentlichkeit über der Donau unter ungünstigen Verhältnissen (Abwind) vor und stürzt unter dem Spott der Leute in den Fluss. Das sein Flugzeug flugfähig war, wurde 1986 nachgewiesen.
Der englische Gelehrte Sir George Cayley (1773 bis 1857) untersuchte und beschrieb als erster in grundlegender Weise die Probleme des aerodynamischen Flugs. Er löste sich vom Schwingenflug und veröffentlicht 1809 bis 1810 einen Vorschlag für ein Fluggerät mit "angestellter Fläche und einem Vortriebsmechanismus". Er beschreibt damit als erster das Prinzip des modernen Starrflügelflugzeugs. Im Jahr 1849 baut er einen bemannten Dreidecker, der eine kurze Strecke fliegt.
1784 bauen die Franzosen Launoy und Biénvenue einen frühen flugfähigen Modellhubschrauber mit Doppelrotor. Sir George Cayley modifiziert das Modell 1796. Dies sind die ersten bekannten zugegebenermaßen primitiven flugfähigen Modellhubschrauber mit gegenläufig koaxialen Rotoren. Sie wurden mit einem Drillbogen angetrieben, eine Steuerung war nicht vorgesehen. 1842 baut der Engländer W. H. Phillips den ersten flugfähigen Modellhubschrauber mit Blattspitzenantrieb. 1874 entwerfen Fritz und Wilhelm Achenbach den ersten einrotorigen Hubschrauber mit Heckrotor zum Drehmomentausgleich. Es gibt aber kein flugfähiges Modell.
Der Flugpionier Otto Lilienthal (1848 - 1896) führte erfolgreiche Gleitflüge nach dem Prinzip "schwerer als Luft" durch und unterschied sich von zahlreichen Vorläufern dadurch, dass er nicht einen einzigen Flug versuchte, sondern nach ausführlichen theoretischen und praktischen Vorarbeiten deutlich über 1.000mal gesegelt ist. Die aerodynamische Formgebung seiner Tragflügel erprobte er auf seinem "Rundlaufapparat", von der Funktion her ein Vorgänger der modernen Windkanäle.
Einen der ersten gesteuerten Motorflüge soll der deutsch-amerikanische Flugpionier Gustav Weißkopf im Jahr 1901 über eine Strecke von einer halben Meile zurückgelegt haben. Leider gab es hierzu außer Zeugenaussagen keinen fotografischen Beweis.
Die herausragende Leistung der Gebrüder Wright bestand darin, als erste ein Flugzeug gebaut zu haben, mit dem ein erfolgreicher, andauernder, gesteuerter Motorflug möglich war, und diesen Motorflug am 17. Dezember 1903 auch durchgeführt zu haben. Darüber hinaus haben sie ihre Flüge genaustens dokumentiert und innerhalb kurzer Zeit in weiteren Flügen die Tauglichkeit ihres Flugzeuges zweifelsfrei bewiesen. Von herausragender Bedeutung ist, dass Orville Wright bereits 1904 mit dem Wright Flyer einen gesteuerten Vollkreis fliegen konnte. Am Rand sei bemerkt, dass der Wright Flyer ein "Canard" war, sich also die Höhensteuerung vor dem Haupttragwerk befand. Einen faden Beigeschmack hat die Geschichte dennoch: Samuel Pierpont Langley, ein Sekretär des Smithsonian-Instituts versuchte einige Wochen vor dem Wright-Flug sein "Aerodrome" zum Fliegen zu bringen. Obwohl sein Versuch scheiterte, prahlte das Smithsonian lange damit, die Aerodrome wäre die erste "flugtaugliche Maschine". Der Wright Flyer wurde dem Smithsonian Institut mit der Auflage gestiftet, dass das Institut keinen früheren motorisierten Flug anerkennen dürfe. Diese Auflage wurde von den Stiftern formuliert, um die frühere Darstellung des Instituts, Langley hätte mit der Aerodrome den ersten erfolgreichen Motorflug durchgeführt, zu unterbinden. Trotzdem führte diese Auflage immer wieder zu der Vermutung, dass es vor den Wright Flyern erfolgreiche Versuche zum Motorflug gegeben habe, deren Anerkennung aber im Zusammenhang mit der Stiftungsauflage unterdrückt worden sei. Die Tatsachen bezüglich des ersten erfolgreichen Motorflugs liegen also teilweise im Dunklen.
Der erste Motorflieger Europas war wohl der in Paris lebende Brasilianer Alberto Santos-Dumont. Am 12. November 1906 flog er mit der 14-bis den ersten öffentlichen und offiziellen Motorflug ohne Katapultsystem und ohne Gegenwind. Alberto Santos-Dumont gewann das Preisgeld von 1.500 Franc für den ersten Motorflug der Welt über 100 Meter. Seine 1907 bis 1909 gebauten Eindecker (5 Meter Spannweite) waren Vorläufer des Leichtflugzeuges. Im September des Jahres 1909 entwarf und flog Alberto Santos-Dumont die Demoiselle, das erste Leichtbau-Sportflugzeut der Welt. Er flog im gleichen Monat einen Geschwindigkeitsrekord von 55,8 mph (18 km in 16 Minuten). Das Flugmodell wurde in den USA und in Europa mehrfach kopiert.
Die ersten Motorflugzeuge waren meistens Doppeldecker. Versuchsweise wurden auch mehr als drei Tragflächen übereinander angeordnet. Eine solche Mehrdeckerkonstruktion stammte von dem Engländer Horatio Frederick Phillips. Mit dem Fünfzigdecker "Horatio Phillips No. 2" gelang ihm im Sommer 1907 der erste Motorflug in England.
Im Jahr 1909 setzte Europa weitere praktische Meilensteine in der Geschichte des Flugzeugs. Am 25. Juli 1909 überquerte Louis Blériot mit seinem Eindecker Blériot XI als erster mit einem Flugzeug den Ärmelkanal. Sein Flug von Calais nach Dover dauerte 37 Minuten bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 Metern. Blériot konnte somit den von der englischen Zeitung Daily Mail für die erste Kanalüberquerung ausgelobten Geldpreis entgegen nehmen. Mit der Blériot XI wurde ihr Konstrukteur "Vater der modernen Eindecker". Der Erfolg der Maschine machte ihn zum ersten kommerziellen Flugzeughersteller.
Auch die von dem österreichischen Flugpionier Igo Etrich im Jahr 1909 entwickelte Etrich Taube war eines der ersten in größerer Stückzahl gebauten Motorflugzeuge. Sie hatte bis in den ersten Weltkrieg hinein auch Bedeutung als Militärflugzeug.
Vom 22. bis zum 29. August 1909 fand mit der "Grande Semaine d'Aviation de la Champangne" eine Flugschau bei Reims statt, die mehrere Rekorde bescherte: Henri Farman flog eine Strecke von 180 Kilometern in 3 Stunden. Blériot flog die höchste Fluggeschwindigkeit über die 10 Kilometer-Strecke mit 76,95 km/h. Hubert Latham erreichte auf einer "Antoinette" des Flugzeugkonstrukteurs Levasseur mit 155 m die größte Flughöhe.
Ende 1907 wurde die spätere Aerodynamische Versuchsanstalt Göttingen (AVA) ins Leben gerufen. Sie beschäftigte sich in ihren Gründungsjahren noch mit der Entwicklung der "besten" Luftschiffform, ihr damaliger Leiter Ludwig Prandtl wurde allerdings mit der Erforschung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Grenzschichttheorie und zur Theorie des Tragflügels weltweit zum "Vater der Aerodynamik".
1907 bauen Louis und Jaques Bréguet unter der Mitwirkung von Charles Richet den Quadrocopter "Bréguet-Richet Nr. 1". Der Hubschrauber hebt mit einer Person ca. 1,5 m vom Boden ab. Die Flugeigenschaften sind allerdings so instabil, dass die Maschine von vier Mann an den Auslegern gesichert werden muss. Der erste Hubschrauberflug war also ein Fesselflug. Der erste Verbundhubschrauber war 1908 der "Bréguet-Richet Nr. 2". Er erreichte eine Flughöhe von ca. 4,5 m und eine Flugstrecke von ca. 20 m. Zu wirklich brauchbaren Hubschrauberkonstruktionen kam es erst in den 30er Jahren des 20. Jahrhunderts. Über alle diese Jahre wurden schon Konstruktionsmerkmale weiterentwickelt, die auch heute noch Bedeutung haben wie Tandemrotor, koaxiale Rotoranordnung oder Heckrotor zum Ausgleich des Drehmoments.
1907 stellt das Drägerwerk sein erstes Konstantdosierhöhenatemgerät her. Diese Geräte bekommen für Flugzeuge aber erst später Bedeutung, bisher erreichen nur Ballonfahrer Höhen, bei denen die Höhenkrankheit auftritt.
Irgendwann zwischen 1909 und 1911 begann der sportliche Segelflug. Im Jahr 1910 wird über erste Flüge mit Hängegleitern durch Ingenieursstudenten berichtet. 1911 gab es die Flüge mit Gleitern auf der Wasserkuppe. Der Luftsport war geboren.
1910 gelingt dem französischen Ingenieur Henri Fabre mit dem von ihm konstruierten Canard Hydravion der erste Flug mit einem Wasserflugzeug.
1912 erfindet Louis Béchereau die Monocoque-Bauweise für Flugzeuge. Die Rümpfe anderer Flugzeuge bestanden aus einem mit lackiertem Stoff überzogenen Gerüst. Das von Béchereau entworfene Deperdussin Monocoque-Rennflugzeug besaß jedoch einen Stromlinienrumpf aus einer Holzschale ohne innerem Gerüst. Neu war auch die "DEP"-Steuerung, bei der auf dem Steuerknüppel für die Nickbewegung ein Steuerrad für die Rollbewegung saß, ein Prinzip, das heute noch vielfach Verwendung findet. Als Triebwerk besaß das Flugzeug einen speziellen Flugzeugmotor, den Gnôme-Umlaufmotor. Die Deperdussin Monocoques waren die schnellsten Flugzeuge ihrer Zeit.
Ein wesentlicher technischer Durchbruch gelingt kurz vor dem ersten Weltkrieg dem russischen Konstrukteur und Pilot Igor Iwanowitsch Sikorski, der später eher als Hersteller von Flugbooten und Konstrukteur von Hubschraubern in den USA bekannt wird. 1913 bis 1914 beweist er mit den ersten von ihm konstruierten "Großflugzeugen", dem zweimotorigen Grand Baltiski, dem viermotorigen Le Grande und dessen Nachfolger, dem viermotorigen Ilja Muromez, dass solche großen Flugzeuge sicher und stabil fliegen können, selbst wenn ein oder zwei Motoren abgestellt sind oder ausfallen. Diese Flugzeuge waren ursprünglich als komfortable Passagierflugzeuge konstruiert und begründen diese Ära. Später werden die Ilja Muromez leider zu zugegebenermaßen erfolgreichen Bombern umgebaut.
Der erste Weltkrieg
Während des Ersten Weltkrieges verlor der Traum vom Fliegen seine Unschuld. Zuerst wurden die Flugzeuge als Beobachtungsflugzeuge eingesetzt. Das Flugzeug wurde als Waffe verbessert und die Grundlagen des Luftkrieges entwickelt. Bordmaschinengewehre wurden mit dem Flugzeugantrieb mit Hilfe eines Unterbrechergetriebes synchronisiert, damit man mit der Waffe durch den eigenen Propellerkreis auf den Gegner schießen konnte. Damit waren brauchbare Jagdflugzeuge erfunden. Aus den Flugzeugen wurden Granaten, Flechettes und später erste spezielle Spreng- und Brandbomben, zunächst auf die feindlichen Linien und später auch auf feindliche Fabriken und Städte abgeworfen. Hier entwickelte sich bereits unter beiden Kriegsparteien eine Doktrin, die bis heute viel Leid verursacht (beispielhaft ein Zitat des Kriegsrats der Alliierten in Versailles im Herbst 1918):
„Das beste Mittel ist, die industriellen Zentren zu bombardieren, wo man:
a) militärische und vitale Schäden durch Zerstörung der Versorgungszentren für Kriegsmaterial erreicht und
b) den maximalen Effekt auf die Moral durch Zerstörung des empfindlichsten Teils der Bevölkerung, nämlich der Arbeiterklasse erreicht.“
Während des ersten Weltkrieges wurde eine Flugzeugindustrie aus dem Boden gestampft, die ersten Flugplätze entstanden, die Technik des Flugfunks wurde entwickelt, Flugzeugmotoren wurden immer leistungsfähiger.
Viele der im Luftkampf angewendeten Flugfiguren wurden später Standardfiguren des Kunstflugs wie Immelmann oder Looping.
In Österreich-Ungarn entwickelten Stephan von Petročzy, Theodore von Kármán und Wilhelm Zurovec die gefesselten Beobachtungsplattformen PKZ-1 und PKZ-2, diese Maschinen waren an drei Seilen geführte Hubschrauber. Der PKZ-2 erreichte bei Versuchsflügen eine Flughöhe von 50 m, wurde aber wohl nie bemannt.
1915 erprobte Hugo Junkers das erste Ganzmetallflugzeug der Welt, die Junkers J1. Hugo Junkers baute 1919 auch das erste Ganzmetall-Verkehrsflugzeug der Welt, die Junkers F13, deren Konstruktionsprinzipien richtungsweisend für folgende Flugzeuggenerationen wurden.
Die deutsche Käte Paulus entwickelte die Packhülle für den Fallschirm. Am 1. März 1912 sprang der Amerikaner Albert Berry das erste mal von einem Flugzeug mit einem Fallschirm ab. Der Versuch gelang. Damit stand für Flugzeugbesatzungen ein zuverlässiges Rettungsgerät zur Verfügung. Otto Heinecke erfand den Fallschirm mit Zwangsauslösung, ein Fallschirm, der durch eine Aufziehleine ausgelöst wurde. Während des ersten Weltkriegs war der Fallschirm als Rettungsgerät für deutsche Flugzeugbesatzungen weit verbreitet. Die Alliierten versorgten ihre Flugzeugbesatzungen damals allerdings nicht mit Fallschirmen um zu verhindern, das beschädigte Flugzeuge vorzeitig aufgegeben wurden.
Mit dem HMS Campania entstand 1916 der erste Flugzeugträger, die ersten Flugzeuge darauf waren die Fairey Campania und die Sopwith Pup. Der Short 184 gelang 1915 als Torpedo-Bomber die erste Versenkung eines Schiffes.
Zwischen dem ersten und dem zweiten Weltkrieg
Während des ersten Weltkrieges war die Flugzeugproduktion stark angekurbelt worden. Nach diesem Krieg mussten die Flugzeughersteller ums Überleben kämpfen, da nicht mehr so viele Militärflugzeuge gebraucht wurden. Gerade in Europa gingen viele der ehemaligen Flugzeughersteller in Konkurs, wenn es ihnen nicht gelang, ihre Produktion auf zivile Güter umzustellen. In den USA waren Kampfflugzeuge geradezu zu Schleuderpreisen zu kaufen. Ehemalige Piloten von Kampfflugzeugen mussten sich eine neue Beschäftigung suchen. So entstanden sowohl in den USA als auch in Europa viele neue zivile Dienste und Luftfahrtgesellschaften, wie z.B. die Luft Hansa 1926. Die bekannstesten Passagierflugzeuge dieser Zeit waren die Junkers F 13, die Junkers G 38, die Dornier-Wal, die Handley Page H.P.42 und die Junkers Ju 52/3m.
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Junkers F 13 -
Junkers G 38
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Junkers Ju 52/3m
Die Luftpost mit Flugzeugen, die schon während des ersten Weltkriegs entstand, wurde wesentlich ausgebaut und über nationale Grenzen hinaus aufgenommen. Die Luftwerbung wurde Mode, das sogenannte Himmelsschreiben wurde 1922 vom britischen Major Jack Savage vorgeführt und in den USA von einer wachsenden Werbebranche begeistert aufgenommen. Wanderschauflieger tingelten in den USA mit ihren Kunstflugvorführungen von Rummelplatz zu Rummelplatz. Die ersten Flugzeuge wurden als Agrarflugzeuge zur Schädlingsbekämpfung genutzt. Die Luftbildfotografie wurde für Vermessungszwecke genutzt. "Flieger-Asse" des ersten Weltkriegs wie Ernst Udet stellten als Stuntmen für die Filmindustrie Hollywoods Luftkämpfe nach.
Die große Herausforderung nach dem Krieg waren Langstreckenflüge, vor allem die Überquerung des Atlantik. Diese Aufgabe kostete einige Menschenleben, bis eines von drei in Neufundland gestarteten Curtiss-Flugbooten der US-Navy, die Curtiss NC-4, nach 11 Tagen am 27. Mai 1919 in Lissabon landete und Lieutenant-Commander Albert Cushing Read nach Hause funken konnte: "Wir sind heil auf der anderen Seite des Teichs. Die Arbeit ist getan." Die anderen Mitglieder der Mannschaft des Flugbootes waren Walter Hinton und Elmer F. Stone als Piloten, James L. Breese und Eugene S. Rhoads, als Flugingenieure, und Herbert C Rodd als Funker. Die Maschine hatte auf den Azoren zwischenlanden müssen und musste repariert werden. Das Flugboot brachte man nach einem Besuch in Großbritannien per Schiff in die USA zurück.
In der Zeit vom 14. bis 15. Juni 1919 gelingt den britischen Fliegern Captain John Alcock und Lieutenant Arthur Whitten Brown der erste Nonstop-Flug über den Atlantik von West nach Ost. Ihr Flugzeug war ein zweimotoriger modifizierter Bomber Typ Vickers Vimy IV mit offenem Cockpit. Die Flieger gerieten in Gewitter, Hagel und Schnee. Gestartet waren sie von Lester's Field, Neufundland, sie landeten in einem Torfmoor nahe Clifden in Connemara, Irland. Bei der Landung kippte das Flugzeug auf die Nase und wurde beschädigt.
Charles Lindbergh gelingt zwischen 20. und 21. Mai 1927 mit seinem Flugzeug "Ryan NYP" Spirit of St. Louis der erste Nonstop-Alleinflug von New York nach Paris über den Atlantik. Er gewinnt damit den seit 1919 ausgelobten Orteig Prize. Allein dieser Überflug brachte der US-amerikanischen Flugzeugindustrie und den US-amerikanischen Fluggesellschaften einen deutlichen Aufschwung. Eine von Guggenheim finanzierten Reise Lindbergs durch alle US-Bundesstaaten führte im ganzen Land zum Bau von Flugplätzen. Am 12. April 1928 gelingt die Transatlantlik-Überquerung von Ost (Baldonnel in Irland) nach West (Greenly Island - Neufundland) durch Hermann Köhl, James Fitzmaurice und Ehrenfried Günther Freiherr von Hünefeld mit einer modifizierten Junkers W 33.
Ab Ende der 20er Jahre beginnt das Zeitalter der großen Flugboote, deren bekannsteste Vertreter die Dornier Do X und Boeing 314 waren. Haupteinsatzbereich waren weite Transatlantik- und Pazifikflüge.
Mit dem Aufkommen der großen Passagierschiffe wurden immer mehr Katapultflugzeuge eingesetzt, die mittels eines Dampfkatapults gestartet wurden. Die Flugzeuge dienten meist zur schnellen Postbeförderung, die bekannsten Typen waren die Heinkel He 60 und die Junkers Ju 46. Als Pionier im Katapultflugzeugbau gilt Ernst Heinkel, der bereits um 1920 ein Katapultflugzeug auf dem japanischen Schlachtschiff HIJMS Nagato installierte.
Aber auch für das Drehflügelflugzeug gab es wesentliche Entwicklungen:
Eine entscheidende physikalische Beschränkung von Starrflügelflugzeugen ist, dass es bei niedrigen Geschwindigkeiten an den Tragflügeln zum Strömungsabriss kommt und die Flugzeuge abstürzen. Ein solcher Unfall eines von ihm konstruierten großen dreimotorigen Bombenflugzeugs brachte den spanischen Flugzeugkonstrukteur Juan de la Cierva dazu, das Tragschrauberprinzip zu entwickeln. 1922 entwickelt er den Gelenkrotorkopf: Die Rotorblätter sind über Schlaggelenke am Rotorkopf befestigt, als Folge davon wird der Auftriebsunterschied zwischen vorlaufenden und rücklaufenden Rotorblättern ausgeglichen. Ab 1927 verwendet de la Cierva außer den Schlaggelenken auch noch Schwenkgelenke und Schwenkdämpfer und konstruiert so die heute noch vielfach übliche Montierung der Rotorblätter am Rotorkopf für Drehflügelflugzeuge. Mit seinem Tragschrauber C 8 L überquerte de la Cierva am 18. September 1928 den Ärmelkanal. Abgesehen von dem halbstarren Blattanschluss von Bell verwendeten die meisten Konstrukteure von Drehflügelflugzeugen das Prinzip des Rotorblattanschlusses von de la Cierva, erst moderne Verbundwerkstoffe für Rotorblätter lassen gelenklose Blattanschlüsse zu, die Schlag- und Schwenkbewegungen erfolgen nun durch Verformungen des elastischeren Rotorblatts.
Die Zeit zwischen den Weltkriegen war auch die Zeit, in der die wesentlichen Instrumente für den Flug ohne Sicht entwickelt wurden. Bereits 1914 hatte der Amerikaner Lawrence Burst Sperry mit seinem französischen Mechaniker Emil Cachin einen kreiselstabilisierten Doppeldecker bei einer Flugschau in Frankreich demonstriert. Diese Kreiselstabilisierung war die Urform aller Autopiloten. Ausgedehnte Bedeutung gewann der Autopilot aber erst in den dreißiger Jahren. Elmer Ambrose Sperry, der Vater von Lawrence Sperry, hatte den künstlichen Horizont entwickelt (andere Quellen nennen Lawrence selbst als Erfinder dieses Geräts, Vater und Sohn standen seit 1918 im Wettbewerb). Der erste Instrumentenflug wird James Harold Doolittle im Jahr 1929 zugeschrieben. Er benutzte in seiner Consolidated NY-2 einen präzisen Höhenmesser, Elmer Sperrys künstlichen Horizont und einen Kreiselkompass. Er wurde über Sprechfunk von einem Beobachter am Boden geführt und richtete sich an einem Funkleitstrahl aus. Alle wichtigen Instrumente für den Blindflug auf Basis des Kreisels waren um 1930 eingeführt. Gegen Ende der dreißiger Jahre war eine automatische pneumatische oder hydraulische Kurssteuerung bei größeren Flugzeugen üblich. Für den Piloten ist dieser Fortschritt wohl nur mit der Einführung der Fly-by-wire-Steuerung in der heutigen Zeit zu vergleichen, es bedeutete für ihn, sich statt auf das eigene Gefühl auf technische Instrumente zu verlassen. Entsprechend kritisch wurde die Einführung dieser Instrumente auch aufgenommen. Die Instrumente ermöglichten auf der anderen Seite aber auch die Ausweitung der Fliegerei auf Bedingungen, unter denen der Sichtflug nie möglich gewesen wäre in Bezug auf Flughöhe und Flug bei Nacht und ungünstigerem Wetter.
Die Funknavigation beruhte damals im wesentlichen noch auf dem Anpeilen von Rundfunksendern oder Funkbaken mit einer Rahmenantenne. Obwohl das erste Drehfunkfeuer bereits 1908 von Telefunken unter dem Namen Telefunken-Kompass-Sender entwickelt worden war (1907 wurde ein einfacheres System von Scheller patentiert), hatten diese Systeme damals nur für die Luftschiffahrt Bedeutung. Entsprechende Drehfunkfeuer befanden sich damals in Cleve und Tondern (Tønder). Bereits 1933 wurde das ZZ-Verfahren, ein bodengestütztes Blindlandelandeverfahren entwickelt und im Nachtflug-Liniendienst zwischen Könisgberg und Berlin erfolgreich eingesetzt. Das Ultrakurzwellen Landefunkfeuer der Firma C. Lorenz A.-G. wurde auch schon in den frühen dreißiger Jahren als Nacht- und Schlechtwetterlandesystem mit einer Reichweite bis etwa 30 km eingesetzt, die Auswertung erfolgte zuerst akustisch, später durch Anzeigeinstrumente. In den späten dreißiger Jahren wurden diese Systeme allerdings für längere Reichweiten weiterentwickelt, um Bomber bei Dunkelheit zum Ziel zu führen (Knickebein-Gerät).
Ab 1933 bis 1945
In den frühen 30er Jahren bauen Louis Bréguet und Rene Dorand mit dem Gyroplane-Laboratoire den wohl ersten Hubschrauber, der über längere Zeit stabil flog. Bis zum Juni 1937 hielt er wohl alle internationalen Rekorde für Hubschrauber. 1937 übernahm der Focke-Wulf Fw 61 die Spitzenposition. Beide Hubschrauber wurden nicht in Serie gebaut. In Serie gebaut wurde noch während des zweiten Weltkriegs der Sikorsky R-4, ein Nachfolger des Sikorsky VS-300.
Mit der Flugbootkombination Short Mayo war ab 1937 in England für Transatlantikflüge experimentiert worden. Der Sinn der Short-Mayo-Kombination war es mit einem leicht betankten Flugboot, in diesem Fall einer Short-S.21, ein schwerbeladenes Wasserflugzeug (eine Short-S.20) auf Flughöhe zu tragen und dort auszuklinken. Diese Kombination sollte das Verhältnis zwischen Leistung, Nutzlast und Treibstoff optimieren.
Bereits ab 1937 begann die deutsche Luftwaffe mit dem Bau von Höhenflugzeugen, diese waren mit Druckkabinen ausgestattet und erreichten Höhen zwischen 12.000 und 15.000 m. Die bekannstesten Vertreter waren die Junkers Ef 61, die Henschel Hs 130 und die Junkers Ju 388. Sie dienten als Höhenaufklärer bzw. Höhenbomber, allerdings wurden sie nur in wenigen Exemplaren gebaut.
Am 20. Juni 1939 startet mit der Heinkel He 176 das erste Versuchsflugzeug mit regelbarem Flüssigkeitsraketenantrieb. Dieses Flugzeug besitzt auch als erstes als Rettungsmittel eine abtrennbare Cockpitkapsel mit Bremsschirm. Der Pilot musste sich im Notfall dann allerdings von der Kapsel befreien und mit dem Fallschirm abspringen. Das Flugzeug erreichte eine maximale Geschwindigkeit von ca. 750 km/h.
Die Heinkel He 178 war das erste Flugzeug der Welt, das von einem Turbinen-Luftstrahltriebwerk angetrieben wurde. Der Erstflug erfolgte am 27. August 1939.
Die Heinkel He 280 war das erste zweistrahlige Flugzeug der Welt (es besaß zwei Turbostrahltriebwerke). Es war auch das erste Flugzeug, dass mit einem Schleudersitz ausgerüstet war. Der Erstflug fand am 2. April 1941 statt. Seinen ersten Einsatz als Rettungsgerät hatte der Schleudersitz wohl am 13. Januar 1943, als sich der Pilot aus einer He 280 katapultieren musste, die wegen Vereisung flugunfähig geworden war.
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Focke Wulf Fw 61
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Höhenflugzeug: Junkers Ju 388 -
Heinkel He 178
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Heinkel He 280
Die Arado Ar 234B-2 von 1944 war der erste vierstrahlige Bomber mit einem Autopiloten (PDS), gefolgt vom schweren Strahlbomber Junkers Ju 287 mit negativer Pfeilung der Tragflächen.
Gegen Ende des 2. Weltkrieges begann die deutsche Luftwaffe mit dem Einsatz sogenannter Misteln. Die Misteln waren eine Kombination aus Schleppflugzeug und Lastensegler bzw. unbemannten mit Sprengstoff bestückten Flugzeugen. Eine bekannte Mistelkombination war eine Me 109 und eine abgespeckte Ju 88 A-4 als Ladungsträger.
Mit der deutschen V1 begann 1944 der erste Einsatz von Marschflugkörpern. Die V1 besaß eine automatische Kreisel-Kurssteuerung und einen kleinen Propeller an der Spitze mit Zählwerk zur Reichweitenkontrolle. Die Steuerung war nicht sehr präzise, so konnten keine Punktziele angegriffen werden.
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Arado Ar 234B, die zweistrahlige Version dieses Flugzeugs
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Junkers Ju 287
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DFS 230 Mistelkombination mit auf dem Dach montierter Fw 56
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Marschflugkörper Fieseler Fi-103
Kurz vor Kriegsende entstand der zweistrahlige Nurflügler Horten Ho IX. Die Außenhülle war mit einer Mischung aus Kohlenstaub und Leim beschichtet, um Radarstrahlen zu absorbieren. Damit wäre die Ho IX eines der ersten Flugzeuge gewesen, welches bewusst als Stealthflugzeug ausgelegt wurde.
Mit der Bachem Ba 349 entstand Ende 1944 ein senkrechtstartender Raketengleiter. Ausgestattet mit einem Autopiloten sollte er alliierte Bomber abfangen. Nach Missionsende trennten sich Cockpit und Rumpf und landeten beide per Fallschirm. Im März 1945 startete eine bemannte Ba 349 erfolgreich, allerdings nach über 1,5 km Flug zerbrach der Raketengleiter und stürzte ab, der Pilot starb beim Absturz. Den Flug der Ba 349 könnte man als ersten bemannten senkrechtstartenden Raketenflug, die Ba 349 selbst auch als Vorgänger der Heckstarter bezeichnen.
Ende 1944 wurde im Pazifikkrieg der Lage Japans immer aussichtsloser. Die Japaner ersannen daraufhin Kamikaze-Flugzeuge, die voll Sprengstoff gepackt sich selbstmörderisch auf alliierte Schiffe stürzten, allerdings war der Erfolg nur mäßig. Die meisten Kamikaze-Flugzeuge waren kolbengetriebene Flugzeuge, nur wenige wie die Yokosuka MXY-7 besaßen einen Raketen- bzw. Strahlantrieb.
Das Ende des 2. Weltkrieges wurde durch den ersten Atombombenabwurf mittels eines B-29-Bomber, der Enola Gay, am 6. August 1945 über Hiroshima, praktisch besiegelt.
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Horten Ho IX
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Bachem Ba 349 "Natter"
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Kamikazeflugzeug Yokosuka MXY-7 -
B-29 "Enola Gay"
Ab 1945 bis heute
1947 durchbrach die Bell X-1 als erstes Flugzeug offiziell die Schallmauer, inoffiziell war das nach Berichten deutscher Kampfflieger aus Versehen bereits 1945 mit einer Messerschmitt Me 262 gelungen. Die X-1 war ein Experimentalflugzeug mit Raketenantrieb welches von einer B-29 in ca. 10 km Höhe getragen und dort ausgeklingt wurde woraufhin der Raketenantrieb zündete und das Flugzeug die Schallmauer durchbrach.
Mit dem Kaltem Krieg und dem Koreakrieg (1950-53) begann das Wettrüsten der Strahlflugzeuge. Am 8. November 1950 gelang der weltweit erste Sieg in einem Luftkampf zwischen Strahlflugzeugen, bei dem eine MiG-15 von einer Lockheed P-80 abgeschossen wurde. Grundsätzlich waren die P-80 und Republic F-84 den russischen Jets jedoch nicht gewachsen und wurden deshalb bald von der F-86 Sabre abgelöst.
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Bell X-1 -
Mikojan-Gurewitsch MiG-15 "Fagot"
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Lockheed P-80 -
North American F-86 "Sabre"
Mit der Inbetriebnahme der De Havilland DH 106 „Comet“ bei einer englischen Fluggesellschaft 1952 schien das Zeitalter der Strahlturbinen auch für Verkehrsflugzeuge anzubrechen. Als aber 1954 mehrere Maschinen dieses Typs abstürzten und die Maschinen am Boden bleiben mussten, war dieses Zeitalter in der westlichen Welt erst einmal unterbrochen. Anders im Ostblock: Mit der Tupolew Tu-104 etablierte die Sowjetunion ab 1956 erfolgreiche Liniendienste. Die Briten waren an einem Phänomen gescheitert, welches damals noch kaum erforscht war: Materialermüdung. Die Comet musste weitgehend neu konstruiert werden. Als das Nachfolgemodell D.H. 106 4B nach vier Jahren seinen Dienst wieder aufnahm, hatte Boeing mit der 707 bereits ein Strahlflugzeug für den Passagiertransport entwickelt und erfolgreich verkauft, das eine höhere Reichweite hatte und mehr als doppelt so viele Passagiere befördern konnte. Den endgültigen Erfolg bescherte der 707 ab 1962 der Einsatz der leistungsstärkeren und verbrauchsärmeren Mantelstromtriebwerke (engl. Turbofan). Anfang der 70er Jahre begann der Einzug des Großraumpassagierflugzeugs Boeing 747 "Jumbo-Jet", dessen Dominanz in diesem Bereich wohl erst mit dem neuem Airbus A380 abnehmen wird.
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De Havilland DH 106 "Comet" -
Tupolew Tu-104
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Boeing 707 mit den alten Pratt & Whitney JT3C Strahlturbinen -
Boeing 747 "Jumbo-Jet"
Mit Beginn der 50er Jahre begann die Entwicklung weitreichender strategischer Bomber, die auch Atombomben tragen konnten. Die bekannstesten Vertreter waren die Boeing B-52, Convair B-58, Mjassischtschew M-4 und die Tupolew Tu-95. Die B-58 war das erste Kampfflugzeug mit einem zentralen Bordrechner, der die zahlreichen Baugruppen zusammenfasste.
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Boeing B-52 "Stratofortress" -
Convair B-58 "Hustler" -
Mjassischtschew M-4 "Bison"
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Tupolew Tu-95 "Bear"
1955 rüstete die französische Firma Sud Aviation ihren Hubschrauber Alouette II mit einer 250 kW-Turboméca-Artouste-Wellentubine aus und baute damit den ersten Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb.
Mit dem Spionageflugzeug Lockheed U-2 begannen die Amerikaner Ende der 50er Jahre regelmäßige Flüge über sowjetisches Gebiet. Am 1. Mai 1960 wurde der Pilot Gary Powers mit seiner U-2 über der Sowjetunion abgeschossen. Es kam zu einem politischen Schauprozess. Die U-2 spielte auch in der Kuba-Krise 1962 eine entscheidende Rolle.
1964 reicht der Kanadier Domina Jalbert seinen Parafoil zum Patent ein. Er gilt als Erfinder des rechteckigen, kasten- oder matratzenförmigen Flächenfallschirms oder Gleitschirms. Seine Arbeiten beruhen auf den Grundideen von Francis Rogallo. Seine Erfindung legt die Grundlagen des Gleitschirmfliegens.
Mit dem Hawker Siddeley Harrier begann die Serienherstellung senkrechtstartender VTOL-Flugzeuge ab 1966. Allerdings kamen fast alle anderen VTOL-Flugzeuge nicht über das Prototypenstadium hinaus. Die USA entwickeln momentan mit dem F-35 Joint Strike Fighter eine neue Generation von SVTOL/-VTOL-Flugzeugen.
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Alouette II -
Lockheed U-2 (heute TR1) -
Aus der Patentschrift zum Parafoil -
Harrier II
Mit dem Vietnam-Krieg trafen erneut sowjetische und amerikanische Flugzeuge aufeinander. Dabei erwies sich die MIG 21 gegenüber der amerikanischen McDonnell F-4 Phantom II in vielen Fällen als überlegen. Die Boeing B-52 wurde zu grossflächigen Bombardements eingesetzt. Der umfangreiche Einsatz von Hubschraubern, wie der CH-47 Chinook und Bell UH-1, wurde immer wichtiger.
Mit dem Jungfernflug der Tupolew Tu-144 am 31. Dezember 1968 und der Concorde am 2. März 1969 begann die Episode des Überschall-Passagierluftverkehrs. Die Amerikaner hatten bei konventionellen zivilen mit Turbinenstrahltriebwerken angetriebenen Passagierflugzeugen eine Monopolstellung erreicht. Diese wollten Engländer und Franzosen durch den Bau der Concorde durchbrechen. Hohe Energiekosten und höheres Umweltbewusstsein schränkten jedoch die Wirtschaftlichkeit und Brauchbarkeit dieses Modells ein. Der letzte Flug der Concorde fand am 26. November 2003 statt.
Die Lockheed F-117A Nighthawk der United States Air Force war das weltweit erste einsatzbereite Flugzeug, das sich die Tarnkappentechnik konsequent zunutze machte. Die erste F-117A wurde 1982 ausgeliefert. Während des Baus der F-117 wurde sie von den Amerikanischen Ingenieuren als "hoffnungsloser" Fall bezeichnet, da sie vermuteten, dass das Flugzeug aufgrund seiner Form nie in der Lage sein würde zu fliegen. Bevor sie einen offiziellen Namen bekamen, nannten die Ingenieure und Testpiloten die unkonventionellen Flugzeuge, die während des Tages versteckt wurden, um Entdeckung durch sowjetische Satelliten zu verhindern, "Cockroaches" (Kakerlaken). Eine Bezeichnung, die noch immer häufig benutzt wird, weil diese Flugzeuge nach Meinung vieler zu den hässlichsten gehören, die bislang gebaut wurden. Das Flugzeug wird auch "Wobblin Goblin" genannt, speziell wegen ihrer unruhigen Flugeigenschaften bei Luftbetankungen. Es lässt sich auf Grund seiner instabilen aerodynamischen Eigenschaften wohl nur mit Rechnerunterstützung fliegen.
Mit dem Raketenflugzeug SpaceShipOne gelang am 21. Juni 2004 der erste suborbitale Raumflug über 100 km Höhe. Die Maschine wurde von der Firma Scaled Composites im Rahmen des Projekts Tier One entwickelt, um den Wettbewerb Ansari X-Prize der X-Prize Foundation für sich entscheiden zu können. Dieser stellte zehn Millionen Dollar für denjenigen in Aussicht, der als erster mit einem Fluggerät neben dem Piloten zwei Personen oder entsprechendem Ballast in eine Höhe von mehr als 100 Kilometer befördert und dies mit demselben Fluggerät innerhalb von 14 Tagen wiederholt.
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Lockheed F-117 Nighthawk
Fluggeschwindigkeiten
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die von Flugzeugen erreichten Geschwindigkeitsrekorde:
| Jahr | Geschw. | Pilot | Nationalität | Flugzeug |
|---|---|---|---|---|
| 1903 | 56 km/h | Orville Wright | USA | Flyer 1 |
| 1910 | 106 km/h | Leon Morane | Frankreich | Blériot XI |
| 1913 | 204 km/h | Maurice Prevost | Frankreich | Deperdussin-Monocoque |
| 1923 | 417 km/h | Harold J. Brow | USA | Curtiss R2C-1 |
| 1934 | 709 km/h | Francesco Agello | Italien | Macchi MC.72 (Schwimmerflugzeug) |
| 1939 | 755 km/h | Fritz Wendel | Deutschland | Messerschmitt Me 209 V1 |
| 1941 | 1004 km/h | Heinrich Dittmar | Deutschland | Messerschmitt Me 163 (Raketenjäger) |
| 1947 | 1127 km/h Mach 1,015 |
Charles Yeager | USA | Bell X-1 |
| 1951 | 2028 km/h | Bill Bridgeman | USA | Douglas Skyrocket |
| 1956 | 3058 km/h | Frank Everest | USA | Bell 52 X-2 (Rakete) |
| 1961 | 5798 km/h | Robert White | USA | North American X-15 (Raketenflugzeug) |
| 1965 | 3750 km/h | W. Daniel | USA | Lockheed SR-71 Blackbird (Düsenflugzeug) |
| 1966 | 7214 km/h | William Joseph Knight | USA | North American X-15 (Raketenflugzeug) |
| 2004 | 11000 km/h | unbemannt | USA | Boeing X-43A (Staustrahltriebwerk) |
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Literatur
- Ludwig Bölkow (Hrsg.): Ein Jahrhundert Flugzeuge : Geschichte und Technik des Fliegens VDI-Verlag, Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-400816-9
- R. G. Grant: Fliegen : die Geschichte der Luftfahrt Dorling Kindersley, Starnberg 2003, ISBN 3-8310-0474-9