fly

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Cessna 172 : Med mer enn 44 000 enheter, den mest populære flytypen i verden
Jagerfly av forskjellige generasjoner over New York-The General Dynamics F-16 , North American P-51 , Fairchild-Republic A-10 og McDonnell Douglas F-15 (fra venstre til høyre)

Et fly er et luftfartøy som er tyngre enn luft , og genererer den dynamiske løft som er nødvendig for dets flight med ikke-roterende løfteflater. I den smalere definisjonen til International Civil Aviation Organization (ICAO) er det alltid et motorisert fly. Driften av fly ved luftfartsdeltakelse er regulert av flytrafikklover .

I daglig tale kalles fly noen ganger også "flyger" , [1] men hovedbetydningen av begrepet flyger er piloten .

definisjon

Den internasjonale sivile luftfartsorganisasjonen (ICAO) definerer begrepet fly slik:

Fly . Et kraftdrevet tyngre enn luftfly, som hovedsakelig får sitt løft i flukt fra aerodynamiske reaksjoner på overflater som forblir faste under gitte flyforhold.

- Internasjonal sivil luftfartsorganisasjon [2]

I lovlig tale er et fly et motordrevet fly, tyngre enn (luften det forskyver), som løftes av vinger som forblir uendret under konstante flyforhold, ofte referert til som et motorisert fly . Så når en lovtekst refererer til fly , refererer den alltid bare til drevne fly, ikke seilfly , drevne seilfly og mikrolys . Sistnevnte er en underklasse av luftsportutstyr i Tyskland .

Noen forfattere bruker en bredere definisjon der rotasjonsvingefly også er en undergruppe av fly. De faktiske flyene blir deretter referert til bedre differensiering som fastvingede fly, fastvingede fly eller fastvingede fly. [3] [4] Denne klassifiseringen motsier både den juridiske definisjonen og den generelle bruken og kan derfor betraktes som utdatert. [5]

Definisjonen som brukes i denne artikkelen er basert på den alminnelige betydningen av begrepet fly , som inkluderer alle fly som har et flykropp med faste vinger. [6] [7]

Differensiering fra andre fly

Fairey Rotodyne : Et bevinget kombinasjonsfly
Romfartøy som romfergen starter som raketter og lander som fly
VTOL UAV Hummingbird flyr ved å klappe vingene

I fly genereres heisen - når flyet beveger seg fremover - ved å avlede nødvendig luftstrøm på vingene (med en passende profil og angrepsvinkel ). Som et resultat av nedbøyningen overføres en impuls rettet vertikalt nedover til luften. I følge Newtons første lov krever denne endringen i strømningsretningen nedover en kontinuerlig virkende kraft. I følge Newtons tredje lov ( actio og reactio ) virker en lik og motsatt kraft, heisen, på vingen. [Åttende]

I tillegg til den stive forbindelsen mellom vingen og flykroppen, er det også konvertible og svingbare fly med noen typer fly der vingene er fleksibelt festet til flykroppen. På denne måten kan operasjonelle krav oppfylles med disse typene som ikke er mulig med en stiv vinge. I en bredere forstand brukes prinsippet med fast ving også av fly med helt fleksible vinger, som paragliders og motoriserte paragliders , samt med demonterbare vinger som hanggliders .

Bunneffektbiler

Bunneffektbiler flyr ved hjelp av vinger like over jordoverflaten og ligner dermed lavflygende fly. Som regel er de imidlertid ikke i stand til å stige utover innflytelsessfæren til bakkeeffekten og er derfor - i likhet med hovercraft - ikke ansett som fly.

Rotary wing fly

I roterende vingefly ( helikoptre , helikoptre ) er vingene konstruert i form av en horisontal rotor . Luftstrømmen over rotorbladene skyldes kombinasjonen av rotorens roterende bevegelse og den innkommende luften fra sin egen bevegelse og vind.

Noen roterende vingefly, for eksempel sammensatte helikoptre eller kombinasjonsfly , har i tillegg til hovedrotoren mer eller mindre lange, faste vinger som gir ekstra løft.

En mellomliggende ting mellom fastvingede fly og roterende vingefly er de konvertible flyene , som kan endre flymoduser (flystater) under flyging.

Missiler

I motsetning til flyet flyr raketten med en rakettmotor ( rekylstasjon ) ved å kaste ut støttemasse uavhengig av en luftstrøm, selv om den kan ha aerodynamiske kontrollflater for flyfaser i atmosfæren . Disse brukes imidlertid ikke til oppdrift, men bare til stabilisering og kontroll. Et spesielt tilfelle er romfartøyet , som vanligvis starter med en bærerakett og lander i aerodynamisk flytur . Det kan sees på som et fly.

Rotorfly

Et rotorfly har Flettner -rotorer som støtteelementer, som bruker Magnus -effekten . Selv i modellproduksjon er rotorfly sjelden funnet og har så langt ingen praktisk betydning. De må ikke forveksles med roterende vingefly.

Sving fly

I ornithopters , også kjent som swing- wing fly, beveger vingene seg opp og ned som en fuglevinge for å skape løft og fremdrift. De kalles derfor noen ganger også fladdervinger . Spesielt i luftfartens første dager ble det forsøkt å bygge swingfly basert på naturens eksempel. Det er ikke kjent at personen bærende luftfartøy av denne typen har fløyet så langt, men det er funksjonelle, fjernstyrte modell ornithopters og mikro droner, f.eks B. DelFly av TU Delft .

Generell struktur

Tradisjonelt er et fly delt inn i tre hovedgrupper (hovedkonstruksjonsgrupper): flyramme, motorsystem og utstyr.

Flyramme

Flyrammen består av flykroppen, støttestrukturen , halenheten , kontrollenheten og landingsutstyret for landfly eller flyter (flyter) for sjøfly . I vertikale start- og seilfly av eldre design kan et skidlandingsutstyr brukes i stedet for landingsutstyr eller flyter. I mange, for det meste eldre publikasjoner, brukes begrepet flyramme eller ganske enkelt flyramme i stedet for flyramme. [9]

Fuselage

Flykroppen er det sentrale strukturelle elementet i de fleste fly. Strukturen er festet til den, og i tillegg til pilotene huser den også en stor del av driftsutstyret. Når det gjelder et passasjerfly, tar flykroppen plass til passasjerene. Ofte er landingsutstyret helt eller delvis på flykroppen. Motorene kan integreres i flykroppen. I flygende båter utgjør skroget hovedoppdriftskroppen.

Det skilles mellom forskjellige skrogformer. I dag er runde flykropps tverrsnitt regelen hvis maskinen har en trykkhytte . Godsmaskiner har ofte et rektangulært tverrsnitt for å optimalisere lastevolumet. De fleste fly har bare ett flykropp, det er også maskiner med doble flykropper og flygende vingefly.

Struktur

Vingen med klaffer forlenget noen grader

I tillegg til en eller flere vinger som hovedkomponent, består strukturen av alle komponentene som gir løft.

Haleenhet

Halenheten består av den horisontale stabilisatoren med heisene og tilhørende trimfliker, den vertikale stabilisatoren med roret og trimfanen for den og ailerons. I tillegg er haleenhetens hovedoppgave å stabilisere den angitte flyposisjonen og retningen, og også å kontrollere alle tre aksene til flyet.

Haleenhet Kontroller effekt Aksesystem
Halefly Horisontal stabilisator og heis Rotasjon rundt tverrgående akse (pitching) Y -aksen
Vertikal stabilisator Vertikal finne og ror Rotasjon rundt den vertikale aksen (yaw) Z -aksen
Overflatestabilisator Aileron og spoiler Rotasjon rundt lengdeaksen (rulling) X -akse

Kontrollenhet

I et luftfartøy med faste vinger, den styreenhet eller kontroll består av styrepinne eller styresøylen med styrearmen eller svinghjulet og rorpedalene med hvilken reguleringskommandoene er gitt. Kobling, kabler, hydraulikk, elektriske ( fly-by-wire ) eller optiske ( fly-by-light ) signaler kan brukes til å overføre kontrollkreftene eller signalene. Kontrollkolonnen erstattes av sidestikken på noen moderne fly.

landingsutstyr

Landingsutstyret gjør at et fly kan bevege seg på bakken, for å oppnå den nødvendige starthastigheten, for å absorbere støtene fra landingen og sjokkerer f.eks. B. å dempe av støt.

Vogner er delt inn i stive, halvstive og uttrekkbare vogner. Et stivt landingsutstyr beholder posisjonen uendret under flyturen; det halvstive landingsutstyret er delvis trukket tilbake (f.eks. bare landingsutstyret for nesen). Et uttrekkbart landingsutstyr kan trekkes tilbake etter start og om nødvendig dekkes av landingsutstyrsklaffer og må forlenges igjen før landing. Fly med høy toppfart har alltid uttrekkbare landingshjul.

Landingshjul kan også klassifiseres i henhold til deres arrangement. En vanlig type landingsutstyr er "nesehjullandingsutstyret", der ett eller flere små hjul er festet på forsiden av flyet og hovedlandingsutstyret er bak flyets tyngdepunkt. Dette muliggjør en god utsikt for piloten under taksing på bakken i forhold til den tidligere utbredte hale eller hale landingsutstyr med et lite hjul eller en slipe spore på halen; den brukes sjelden i dag. En spesiell funksjon er tandemunderstellet, der undervognens deler foran og bak på flykroppen er like store og deler hovedlasten; flyet er stabilisert sidelengs av støttehjul på vingen.

Motor

Turbofan -motor til en Boeing 747

Motorsystemet til et fly består av en eller flere motorer (vanligvis av samme type) med tilbehør. De vanligste designene er: stempelmotor ( flymotor ) med propell , gassturbin (akselmotor) med propell ( turboprop ) og turbinstrålemotor , hovedsakelig i turbofan- design. Ramjet -motorer , rakettmotorer eller elektriske motorer er sjeldne / eksperimentelle.

Tilbehøret inkluderer drivstoffsystemet og linjer, om nødvendig et smøresystem , motorkjøling , motorstøtte og motorkappe.

Utenom kampflyging er jetmotorene ikke lenger integrert i vingene eller flykroppen av vedlikeholdsgrunner, Nimrod MRA4 er et unntak.

Parafin , AvGas , MoGas eller etanol brukes vanligvis som drivstoff.

Driftsutstyr

Driftsutstyr: cockpit til en Dornier 228

Driftsutstyret til et fly inkluderer alle komponenter om bord i et fly som ikke tilhører flyrammen og motoren og som er nødvendige for sikker gjennomføring av et fly. Den består av komponentene for overvåking av flyholdningen , fly- og motorstatus, for navigasjon , for kommunikasjon , forsyningssystemer, varselsystemer, sikkerhetsutstyr og om nødvendig spesialutstyr. Den elektroniske delen av driftsutstyret kalles også avionikk .

I mellomtiden regner mange spesialforfattere ikke lenger kontrollenheten eller kontrollsystemet som en flyramme, men som et driftsutstyr, siden kontrollene i moderne fly er betydelig påvirket av sensorene til driftsutstyret og av innebygde datamaskiner.

Byggemetoder

Materialer til fly skal ha størst mulig styrke (se også spesifikk styrke ) mot statiske og dynamiske belastninger , slik at vekten til flyet kan holdes så lav som mulig. I prinsippet er stål , lettmetallegeringer , tre , tekstiler og plast spesielt egnet for flykonstruksjon. Selv om tre opp til mellomstørrelser har blitt brukt fornuftig, foretrekkes metallkonstruksjon og komposittkonstruksjon generelt i flykonstruksjoner i dag [10], der forskjellige materialer kombineres på en slik måte at deres respektive fordeler utfyller hverandre optimalt.

Konstruksjoner på fly kan implementeres ved hjelp av forskjellige konstruksjonsmetoder. Det kan skilles mellom fire konstruksjonsmetoder, trekonstruksjon, blandet konstruksjon, metallkonstruksjon og FRP -konstruksjon .

Tømmer konstruksjon

Innvendig utsikt over trekroppen til en Fisher FP-202

I trekonstruksjonen limes en ramme av langsgående stropper og rammer til skroget, som deretter plankes med tynn kryssfiner. Vingen består av en eller to spars , som de såkalte ribber limes i rett vinkel foran og bak. Ribbeina gir vingen riktig form. Foran sparren er vingen planket med tynn kryssfiner, denne planken kalles en vridningsnese . Det forhindrer vingen i å vri parallelt med sparren under flyging. Bak sparren er vingen dekket med et stoff laget av bomull eller spesiell plast. Dette materialet limes til sparren eller torsjonsnesen og til bakkant som forbinder ribbeina på vingens bakkant og belagt med strekklakk. Strammingslakk trekker seg sammen når den tørker og sikrer dermed at belegget er stramt. Når det gjelder motorfly, må stoffet også sys på ribbeina. Mer moderne møbeltrekk laget av plast trekker seg sammen ved oppvarming, de strykes for å strekke seg. Når det gjelder motorfly, blandes aluminiumspulver i de øvre lagene med strekklakk som UV -beskyttelse. Eksempler på slike fly er f.eks. B. Schleicher Ka 2 eller Messerschmitt M17 . Den rene trekonstruksjonen er nå utdatert.

Metallkonstruksjon: Skallkonstruksjon av en Bushcaddy R-80

Metallkonstruksjon

Metallkonstruksjonen er den vanligste konstruksjonstypen i motorfly. Fuselagen består av en sveiset eller naglet metallramme, som er planket med metallplater på utsiden. Vingene består av en, i tilfelle av store fly, flere spars som ribben er naglet eller skrudd til. Som med flykroppen er planken laget av tynt metall. Et av de mest kjente metaldrevne flyene er Cessna 172 , men det finnes også metallglider som LET L-13 Blaník .

Blandet konstruksjon

Flykroppen til en Piper PA-18 (blandet konstruksjon: metallramme og deksel) her uten dekning under en større overhaling

Den blandede konstruksjonen er en blanding av tre- og metallkonstruksjon. Vanligvis består flykroppen av en sveiset metallramme, som er dekket med stoff, mens vingene er bygget som i trekonstruksjonen. Imidlertid er det også fly hvis vinger også består av en dekket metallramme. Den grunnleggende strukturen til spars og ribber skiller seg bare fra trekonstruksjonen i materialene som brukes. Schleicher K 8 er et fly med et flykropp laget av en metallramme og trevinger, vingene til Piper PA-18 er laget av en aluminiumsramme.

En aileron av en Schleicher ASK 21. Frp er slipt, de enkelte glassfiberlagene er godt synlige.

Plastkonstruksjon

I noen år har metallkonstruksjon i stadig større grad blitt erstattet av fiberkompositt plastkonstruksjon (FRP-konstruksjon for kort). Flyet består av matter, hovedsakelig vevd av glass, aramid eller karbonfibre, som legges i former, dynket med syntetisk harpiks og deretter herdes ved oppvarming. I tillegg limes et støttemateriale, enten stivt skum eller en bikakestruktur, inn i områdene på flyet som må absorbere mye energi. Også her er det ikke dispensert for rammer i flykroppen og spars i vingene. Frp -konstruksjonen ble først brukt i seilfly, det første flyet i denne konstruksjonen var FS 24 , prototypen ble bygget fra 1953 til 1957 av Akaflieg Stuttgart . I mellomtiden bytter imidlertid produsenter av motorfly også til FRP -konstruksjon. B. Diamond Aircraft eller Cirrus Design Corporation . Eksempler på FRP-konstruksjonen er Schempp-Hirth Ventus eller Diamond DA40 . Spesielt i konstruksjoner av store fly produseres det for tiden kombinasjoner av metall og FRP -konstruksjon. Et populært eksempel er Airbus A380 .

Vedlikehold og levetid

vedlikehold

Fly er underlagt obligatoriske vedlikeholdskrav fra sertifiserte selskaper gjennom hele livet. Disse er delt inn i A-, B-, C- og D-Check, sistnevnte finner sted etter omtrent seks til ti år eller flere 10.000 flytimer. Hele flyet blir overhalt. Vedlikeholdsintervallene for turbinene er 20 000 flytimer.

levetid

I motsetning til visse individuelle komponenter som landingsutstyr , er fly generelt ikke underlagt maksimal driftstid. Ved utformingen av flyene sine satte kommersielle flyprodusenter bare en målverdi for levetiden, hos Boeing kalt Minimum Design Service Objective , på Airbus Design Service Goal (DSG). Disse målverdiene er basert på typisk bruk innen 20 år. De fleste typer er designet for å vare rundt 50 000-60 000 flytimer; antall mulige flyvninger varierer mellom 20 000 for langdistansefly, f.eks. B. Boeing 747 , og 75 000 for kortreist fly, f.eks. B. Boeing 737 . [11] Disse minimumsmålene overskrides i stort antall, spesielt med hensyn til alder og flytimer. [11] Selv før den første maskinen når grensen for DSG, tilbyr Airbus en utvidet grense Enhanced Service Goal (ESG) i forbindelse med visse vedlikeholdskrav. [12] Siden 1988 har hendelsen på Aloha Airlines flight 243 forårsaket utbredt tretthetskade (WFD) i eldre fly for å tiltrekke seg oppmerksomhet fra myndigheter og produsenter. For fly med en maksimal startvekt på 75 000 pund (34 t) har Federal Aviation Administration pålagt produsenter å oppgi gyldighetsgrenser (LOV) fra 2013–2017 (avhengig av flytypens alder) siden 2011, utover som flyet ikke lenger kan opereres med. Disse øvre grensene er godt over minimumsmålet om 30 000–110 000 flyreiser eller 65 000–160 000 flyvetimer [12] [13] [14] Boeing anslår at når de eldste flyene trer i kraft i juli 2013, er bare 25 Boeing -maskiner over hele verden over den nye LOV. [13] Militære fly er designet for en levetid på ca. 15 år, men bare for 5 000–8 000 flytimer.

En trafikkmaskin tilbakelegger i gjennomsnitt 5 km per flytur på asfalten. Dette resulterer i en kjørelengde på mer enn 250 000 km i løpet av levetiden.

Grunnleggende: oppdrift og fremdrift

øke

Styrker på flyet

Størrelsen på den dynamiske løftekraften på en vinge (med den gitte profilen ) bestemmes av størrelsen på angrepsvinkelen (vinkelen mellom den innstrømmende luften og vingens plan ), profilformen, vingestørrelsen, luftens tetthet og strømningshastighet. Ved å øke angrepsvinkelen ved konstant lufthastighet, øker heisen proporsjonalt; dette gjelder ikke særegenheten ved supersonisk flyging . I løftekar- fly er flykroppen aerodynamisk formet på en slik måte at den gir en stor andel av heisen.

I rett flyging er løftekraften lik vekten ( likevekt ); i flymanøvrer som start og klatring er den større, og i nedstigning er den mindre enn vektkraften.

Forholdet mellom løft, fremdrift og luftmotstand

For å bevege seg fremover må flyet generere fremdrift for å overvinne motstanden som hemmer fri bevegelse fremover. Luftmotstanden til et fly er avhengig

  • formdrag , også kalt parasittisk drag , forårsaket av friksjon av luften på flyets kropp,
  • fra oppdrift. Den fra oppdriften avhengig, "indusert" del av luftmotstanden kalles indusert drag .

Mens den parasittiske dragkraften øker med økende flyhastighet i hastighetens tredje effekt, reduseres den induserte dragkraften omvendt proporsjonalt. Den resulterende totale motstanden fører til tap av energi under flyvningen, som må kompenseres for ved å tilsette energi (drivstoff, solenergi eller vindenergi) for å fortsette flyturen. Hvis energien som tilføres er større enn tapet på grunn av den totale motstanden, akselereres flyet. Denne akselerasjonen kan også konverteres til en høydeøkning (lov om bevaring av energi ).

En gunstig dragkoeffisient er avgjørende for flyets aerodynamiske kvalitet ( Verdi) samt forholdet mellom dragkoeffisienten til heiskoeffisienten , glideforholdet .

Forholdet mellom luftmotstand og heisen koeffisienten til en viss vingeprofil og dermed dets aerodynamiske egenskaper kalles profil polare, som er vist i polardiagrammet ifølge Otto Lilienthal .

Dette resulterer i oppdriftsformelen

samt motstandsformelen

der og for løfte- og dra -koeffisientene, for dynamisk trykk (avhengig av hastighet og lufttetthet) og står for referanseområdet .

Flyhastighet og flykonvolutt

Man kan skille mellom følgende uttrykk for hastigheter: [15]

  • Angitt lufthastighet (IAS)
  • Kalibrert lufthastighet (CAS) er IAS korrigert for instrumentfeilen.
  • Ekvivalens Hastighet (EAS) er den CAS korrigert for kompressibilitet.
  • Ekte lufthastighet (TAS) er EAS korrigert for lufttettheten i større høyder.
  • Bakkehastighet (GS) er TAS korrigert for vinden.
  • Mach -nummer (engl. Mach -nummer, MN), en EAS uttrykt ved et multiplum av lydens hastighet.

Piloten mottar hastigheten i forhold til den omkringliggende luften via lufthastighetsindikatoren . Dette bestemmes ut fra det statiske og dynamiske trykket på pitotrøret til lufthastighetsindikatoren. Denne indikerte lufthastigheten (forkortet IAS) avhenger av lufttettheten og dermed flyhøyden. IAS er avgjørende for dynamisk løft . Det er derfor av største betydning for pilotene. I moderne cockpits blir IAS matematisk korrigert for instrumentfeilen og vist som en CAS.

Flyets mulige hastighetsområde som en funksjon av flyhøyden er representert av flykonvolutten . Den nedre grensen representeres av trekkehastigheten, den øvre grensen ved å nå styrkegrensene. I fly, som på grunn av motorens høye effekt kan nå rekkevidden til lydhastigheten, men som ikke er designet for supersoniske fly, er det i en viss avstand under lydens hastighet.

Hvor fort et fly flyr i forhold til lydens hastighet er representert av Mach -tallet . Mach nummer 1 er oppkalt etter den østerrikske fysikeren og filosofen Ernst Mach , og er lik lydens hastighet. Moderne kommersielle fly med jetmotorer er i. A. Optimalisert for hastigheter (IAS) fra Mach 0,74 til 0,90.

For at vingen skal generere tilstrekkelig løft, kreves minst minimumshastighet . De kalte også stallhastighet fordi når de faller under oppstår det en bod (Engl. Stall) og motstanden stiger kraftig, mens heisen bryter sammen. Stallhastigheten reduseres når enheter med høy flotasjon (for eksempel landingsflapper ) er utplassert.

Med fly med roterende vinger er flythastigheten begrenset av aerodynamikken til rotorbladene : på den ene siden kan bladspissene nå det supersoniske området, på den annen side kan flyten stoppe når den kommer tilbake.

Drivkraften som skal installeres basert på massen av de roterende vingeflyene øker også uforholdsmessig til mulig maksimal hastighet.

Fly tar av og lander fordelaktig mot vinden. Som et resultat er den viste hastigheten, som bidrar til heisen, større enn hastigheten over bakken, med det resultat at det kreves mye kortere start- og landingsavstander enn med medvind.

Typer fremdrift

Det er forskjellige alternativer for å generere fremdriften, avhengig av om og hvilke midler som skal brukes med hvilket kraftgenerering og overføringsprinsipp:

uten selvdrift
Med seilfly , hanggliders og paragliders er fremdrift garantert selv uten selvdrift, da eksisterende høyde kan konverteres til hastighet med lite tap. Selve høydeøkningen oppnås ved å trekke en vinsj , slepe fly eller trekk (f.eks. Termisk eller oppvind i bakker og bølger), eller ved å øke startposisjonen.

Propell i forbindelse med muskelkraft

Das Zaschka Muskelkraft-Flugzeug konnte 1934 in Berlin-Tempelhof ohne fremde Starthilfe Schwebeflüge von 20 Meter Länge erreichen.
Der Gossamer Albatross ist ein von Muskelkraft angetriebenes Flugzeug. Mit ihm wurde 1979 der Ärmelkanal überquert.

Eine extreme Form des Propellerantriebs stellen Muskelkraft-Flugzeuge (HPA) dar: Ein Muskelkraftflugzeug wird nur mit Hilfe der Muskelkraft des Piloten angetrieben, unter Ausnutzung der Gleiteigenschaften der Flugzeugkonstruktion, die verständlicherweise extrem leicht sein muss.

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, mittlerweile auch bei Ultraleichtflugzeugen .

Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren
Propeller in Verbindung mit Kolbenmotoren waren bis zur Entwicklung der Gasturbine die übliche Antriebsart. Als praktische Leistungsgrenze für Flugmotoren dieser Art wurden 4.000 PS (ca. 2.900 kW) angesehen, als erreichbare Geschwindigkeit 750 km/h. Heute ist diese Antriebsart für kleinere ein- bis zweimotorige Flugzeuge üblich. Auf Grund der besonderen Anforderungen an die Sicherheit der Motoren werden spezielle Flugmotoren verwendet.

Turboprop
Propellerturbinentriebwerke – kurz Turboprop – werden für Kurz- und Regionalverkehrsflugzeuge , 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).

Turbinenstrahltriebwerk
Turbinen-Strahltriebwerke werden für moderne schnelle Flugzeuge bis nahe zur Schallgeschwindigkeit (bis zum Transschallgeschwindigkeitsbereich oder dem transsonischen 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 erreichen Hyperschallgeschwindigkeiten und besitzen nur wenige bewegte Teile. Sie funktionieren jedoch i. A. erst bei hohen Geschwindigkeiten und müssen erst anderweitig auf diese beschleunigt werden. Eine Kombination aus Turbostrahltriebwerk mit Nachverbrennung und Staustrahltriebwerk wird Turbostaustrahltriebwerk oder Turboramjet genannt.

Pulsstrahltriebwerk
Historisch war das Pulsstrahltriebwerk der Vorgänger des Raketentriebwerks, damals für Marschflugkörper . Aufgrund weniger bewegter Teile und einfacher Funktionsweise ist es leicht zu bauen; extrem hoher Verschleiß ermöglicht nur Betriebsdauern von (maximal) wenigen Stunden. Wegen des sehr lauten Betriebsgeräusches sind Pulsstrahltriebwerke in einigen Ländern verboten.

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 auch Feststoff- oder Dampfraketen (siehe auch Booster (Raketenantrieb) ) eingesetzt.

Wandelflugzeug

Wandelflugzeuge, auch als Verwandlungsflugzeuge oder Verwandlungshubschrauber bezeichnet, nutzen beim Senkrechtstart die Konfiguration eines Hubschraubers. Beim Übergang zum Vorwärtsflug werden sie zum Starrflügler umkonfiguriert. Sie kombinieren so Vorteile von Drehflügler und Starrflügler. Die Wandlung erfolgt meist durch Kippen des Rotors, der dann als Zugtriebwerk arbeitet – Kipprotor oder Tiltrotor genannt (z. B. Bell-Boeing V-22 ). Zu den Wandelflugzeugen gehören auch Kippflügel -, Schwenkrotor-, Einziehrotor- und Stopprotorflugzeuge . Die meisten nicht durch Strahltriebwerke angetriebenen Senkrechtstarter ( VTOL -Flugzeuge) gehören zu den Wandelflugzeugen.

Flugsteuerung

Klassische aerodynamische Flugsteuerung mit den Steuerflächen Höhenruder , Querruder und Seitenruder sowie den Bedienorganen Steuerknüppel und Seitenruderpedal

Die Flugsteuerung, engl. Flight Control System (FCS), umfasst das gesamte System zur Steuerung von Flugzeugen um alle drei Raumachsen. Neben der am häufigsten im Flugzeugbau eingesetzten aerodynamischen Flugsteuerung mit Steuerflächen werden auch Gewichtssteuerungen und Schubvektorsteuerungen verwendet. Zur Flugsteuerung gehören die Steuerelemente – z. B. Steuerflächen, bewegliche Massen, Steuerdüsen –, die Bedienorgane im Cockpit und die Übertragungselemente für die Steuereingaben von den Bedienorganen zu den Steuerelementen. [16] [17]

Achsen

Achsen eines Flugzeugs

Zur Beschreibung der Steuerung werden Achsen benannt: Querachse ( englisch pitch ), Längsachse ( englisch roll ), und Hochachse ( englisch yaw ). Jeder Achse ist bei einem 3-Achs-gesteuerten Flugzeug mit aerodynamischer Flugsteuerung eine oder mehrere Steuerflächen zugeordnet. Eine 2-Achs-Steuerung verzichtet z. B. auf Querruder oder Seitenruder, die fehlende Komponente wird durch die Eigenstabilität ersetzt. Siehe auch: Roll-Pitch-Yaw-Winkel

Steuerelemente

Die Steuerelemente der verschiedenen Steuerungssysteme sind

  • bei der aerodynamischen Flugsteuerung Ruder, Klappen, verwindbare Tragflügel und/oder Leitwerke, adaptive Profile die einen Teil der Anströmung zur Steuerung umlenken ;
  • bei der Gewichtssteuerung bewegliche Massen, z. B. der Körper des Piloten der relativ zum Flugzeug verlagert wird;
  • bei der Schubvektorsteuerung der Abgasstrahl eines Antriebs, der zur Steuerung gezielt gerichtet wird.

Beim Senkrechtstarter kommen als weitere Steuerungsmöglichkeiten insbesondere im Schwebe- und Transitionsflug das Kippen bzw. Schwenken von Rotoren oder Strahltriebwerken hinzu.

Ruder als Steuerflächen

Die Steuerung eines Flugzeuges sei am Beispiel der aerodynamischen Steuerung über Ruder dargestellt:

  • Die Querruder am hinteren Ende der Tragflächen steuern – immer zugleich und entgegengesetzt – die Querlage des Flugzeugs, also die Drehung um die Längsachse, das Rollen .
  • Die Höhenruder am hinteren Ende des Flugzeugs regulieren die Längsneigung, auch Nicken oder Kippen genannt, indem der Anstellwinkel verändert wird.
  • Das Seitenruder – beim konventionellen Starrflügelflugzeug am hinteren Ende des Flugzeugs – dient der Seitensteuerung, auch Wenden oder Gieren genannt.
  • Trimmruder am Höhenruder dienen der Höhentrimmung. Größere Flugzeuge haben auch Trimmruder für Quer- und Seitenruder.
  • Störklappen ( englisch spoiler ) dienen der Begrenzung der Geschwindigkeit im Sinkflug und der 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 Funktion der Querruder kann 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, im 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 an der hinteren Tragflächenkante gelegenen Landeklappen an der vorderen Tragflächenkante ausfahren. Durch die Klappen kann die Wölbung des Tragflügelprofils so verändert werden, dass die Abrissgeschwindigkeit gesenkt wird und auch beim langsamen Landeanflug oder im 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 der – in bestimmten Flugbereichen auch als Ersatz für – Querruder verwendet. Nach der Landung werden die Spoiler voll ausgefahren, so dass kein (positiver) Auftrieb mehr wirken kann. 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
  • Spoilerons : arbeiten sowohl als Spoiler als auch als Querruder
  • Elevons : arbeiten sowohl als Höhenruder als auch als Querruder, insbesondere beim Nurflügel -Flugzeug

Neben der konventionellen Anordnung der Steuerflächen existieren, wie vorher angedeutet, auch Sonderformen:

  • Das Canard („Entenflugzeug“) hat das Höhenruder vorne, beispielsweise Gyroflug SC01 Speed-Canard
  • Der Nurflügel hat kein separates Höhenruder, beispielsweise der Bomber Northrop B-2
  • Die Boxwing -Tragfläche verwendet ein kombiniertes Höhen-/Querruder, Seitenruder existieren in Form von Störklappen an den äußeren Flächenenden.

Bedienorgane

Bedienorgane sind diejenigen Hebel und Pedale, die im Cockpit 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.

Der Steuerknüppel eines Flugzeugs dient zum gleichzeitigen Steuern von Querneigung und Längsneigung. Er befindet sich vor dem Unterbauch des Piloten und wird normalerweise mit einer Hand gehalten.

Das Steuerhorn ist eine andere Einheit zur Steuerung von Flugzeugen um die Längs- und Querachse. Angeordnet ist es im Cockpit zentral vor dem Piloten und verfügt über Haltegriffe für beide Hände. Dabei werden die Kräfte, die während des Fluges auf das Flugzeug wirken, in Form von Widerstand und Ausschlag auf die Steuereinheit übertragen.

Ein Sidestick ist ein Steuerknüppel, der nicht zentral vor dem Piloten, sondern seitlich angeordnet ist und nur mit einer Hand bedient wird.

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
Zur dauerhaften Trimmung dienen

  • ein Trimmrad oder ein Trimmhebel zum Ausgleich von Kopf- oder Schwanzlastigkeit (Höhentrimmung),
  • eine Trimmeinheit zum Ausgleich seitlicher Kräfteunterschiede, z. B. bei mehrmotorigen Flugzeugen zur Kompensation eines Motorausfalls (Seitentrimmung).

Übertragungselemente

Die Übertragung der Steuereingaben kann erfolgen

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 den Anstellwinkel des Flugzeugrumpfes, und bezüglich der Rollachse, der sogenannten Querlage (Banklage). Die Himmelsrichtung , in die das Flugzeug fliegt, zeigen der magnetische Kompass und der Kurskreisel . 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 eine Kugellibelle , die anzeigt, wie koordiniert eine Kurve geflogen wird.

Für die Höhensteuerung sind mindestens zwei Instrumente wichtig: Die absolute Höhe in Bezug auf die Meereshöhe wird über den barometrischen Höhenmesser dargestellt, die relative Änderung der Höhe, die sogenannte Steigrate bzw. Sinkrate, ausgedrückt als Höhenunterschied pro Zeiteinheit, bekommt der Flugzeugführer über das Variometer signalisiert. Zusätzlich wird bei größeren Flugzeugen im Landeanflug die absolute Höhe über Grund über den Radarhöhenmesser angezeigt.

Weitere Klassifizierungen

Neben der naheliegenden Klassifizierung nach der Bauweise oder der Antriebsart haben sich weitere Klassifizierungen etabliert.

Klassifizierung nach Verwendungszweck

Zivilflugzeuge

Zivilflugzeuge dienen der zivilen Luftfahrt , dazu gehört die allgemeine Luftfahrt und der Linien- und Charterverkehr durch die Fluggesellschaften (Airlines). Zivilflugzeuge werden hauptsächlich nach folgendem Schema klassifiziert:

Die ersten Flugzeuge waren Experimentalflugzeuge . Experimentalflugzeuge, auch Versuchsflugzeuge 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. Kleinere Passagierflugzeuge werden auch als Zubringerflugzeuge bezeichnet. Speziell für Geschäftsreisende entworfene kleine Passagierflugzeuge sind die Geschäftsreiseflugzeuge , für die auch der engl. Ausdruck Bizjet verwendet wird.

Ein Frachtflugzeug ist ein Flugzeug zum Transport von (kommerzieller) Fracht. Flugzeugsitze 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 Rettungsflugzeug (amtlich „Luftrettungsmittel“ genannt) verschiedene unterschiedliche Kategorien wie Rettungshubschrauber , Intensivtransporthubschrauber , Notarzteinsatzhubschrauber 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).

Militärflugzeuge

Militärflugzeuge 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. Militärflugzeuge werden nach folgenden Verwendungszwecken unterschieden:

Ein Jagdflugzeug ist ein in erster Linie zur Bekämpfung anderer Flugzeuge eingesetztes Militärflugzeug. Heute spricht man eher vom Kampfflugzeug , da die Flugzeuge dieser Kategorie keiner eindeutigen Aufgabe zugeordnet werden können. Sie werden für den Luftkampf , die militärische Aufklärung , die taktische Bodenbekämpfung und/oder andere Aufgaben genutzt.

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 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 Schlachtflugzeug , auch Erdkampfflugzeug genannt, 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 in der Rolle von Erdkampfflugzeugen werden als Kampfhubschrauber bezeichnet.

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.

Die Klassifikation ist in der Praxis nicht immer streng zwischen zivil und militärisch zu trennen, denn manche Zweckbestimmung kann unabhängig vom Einsatz gegeben sein. Beispielsweise können Fracht- bzw. Transportflugzeuge je nach Fracht, Sanitätsflugzeuge je nach Arzt/Patient und Trainer je nach Lehrer/Schüler sowohl im Zivil- als auch im Militärbereich vorkommen.

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 einzigen 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.

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, sie sind gewissermaßen die Katamarane unter den Flugzeugen. Jeder Rumpf besitzt hierbei in der Regel ein eigenes Cockpit. Damit nicht zu verwechseln sind Flugzeuge mit einem doppelten Leitwerksträger, die jedoch nur einen Rumpf aufweisen, der meistens als Rumpfgondel ausgebildet ist.

Asymmetrische Flugzeuge sind ein sehr seltener Flugzeugtyp, das bekannteste 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 wird ein Flugzeug bezeichnet, bei dem das Höhenleitwerk nicht konventionell am hinteren Ende des Flugzeugs montiert ist, sondern vor der Tragfläche an der Flugzeugnase; das Flugbild erinnert an eine fliegende Ente. Sind im Extremfall beide Tragflächen annähernd gleich groß, wird diese Auslegung auch als Tandemflügel bezeichnet.

Ein Nurflügel ist ein Flugzeug ohne ein separates Höhenruder, bei dem es keine Differenzierung zwischen Tragflächen und Rumpf gibt. Bildet der Rumpf selbst den Auftriebskörper und hat dieser nicht mehr die typischen Dimensionen eines Tragflügels, wird er als Lifting Body bezeichnet. Die Vereinigung dieser beiden Konzepte nennt man Blended Wing Body .

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.

Klassifizierung nach Start- und Landeeigenschaften

Starrflügelflugzeuge und einige Typen der Drehflügler benötigen eine mehr oder weniger präparierte Start- und Landebahn einer gewissen Länge. Die Ansprüche reichen von einem ebenen Rasen ohne Hindernisse bis zur asphaltierten oder betonierten Piste.

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 festen Untergrund ausreichender Größe, der ihr Gewicht tragen kann, und auf dem der Abwind (engl. downwash), der durch das VTOL-Flugzeug erzeugt wird, nicht allzu viel Schaden anrichtet, z. B. ein Helipad .

VTOL-Flugzeuge, die auf dem Boden senkrecht nach oben stehend starten und landen, sind Heckstarter .

Unbemannte Flugzeuge

Aufklärungsdrohne Luna der Bundeswehr

Im zivilen Bereich sind unbemannte Flugzeuge meistens als Modellflugzeug gebräuchlich und werden über Funkfernsteuerungen gesteuert, selten über Programmsteuerungen.

Unbemannte Flugzeuge im militärischen oder staatlichen Einsatz werden Drohnen genannt. Das Spektrum reicht hier von Modellflugzeugen zur Zieldarstellung für Flugabwehrkanonen über unbemannte Aufklärungsflugzeuge bis hin zu unbemannten bewaffneten Kampfflugzeugen (Kampfdrohnen). Im staatlichen Bereich werden Drohnen von Polizei und Zoll zur Tätersuche und Verfolgung eingesetzt, häufig mit Video- und Wärmebildkameras, für die bisher bemannte Polizeihubschrauber eingesetzt werden. Die Steuerung erfolgt dabei ebenfalls über Funkfern- oder Programmsteuerung.

Während Drohnen in der Regel wiederverwendbar sind, werden unbemannte Flugzeuge mit fest eingebauten Sprengköpfen als Marschflugkörper bezeichnet.

Geschichte

Die Flugpioniere

1810 bis 1811 konstruierte Albrecht Ludwig Berblinger , der berühmte Schneider von Ulm , seinen ersten flugfähigen Gleiter, führte ihn jedoch der Öffentlichkeit über der Donau unter ungünstigen Windverhältnissen vor und stürzt unter dem Spott der Zuschauer in den Fluss.

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 veröffentlichte 1809 bis 1810 einen Vorschlag für ein Fluggerät „mit angestellter Fläche und einem Vortriebsmechanismus“. Er beschrieb damit als erster das Prinzip des modernen Starrflügelflugzeugs. Im Jahr 1849 baute er einen bemannten Dreidecker , der eine kurze Strecke flog.

Der Russe Alexander Moschaiski baute ein Flugzeug mit einem Dampfmaschinenantrieb , mit dem er zwischen 1882 und 1886 mehrere Flugversuche unternahm. Das Flugzeug konnte vom Boden abheben, verlor jedoch in der Folge an Geschwindigkeit und sackte ab. Seine verbesserte Version, die mit mehr Leistung ausgestattet war, wäre nach der Schlussfolgerung des russischen Luftfahrtforschungsinstituts ZAGI (getestet 1982) flugfähig. Zu dem Flug ist es jedoch durch den Tod des Konstrukteurs nicht mehr gekommen.

Otto Lilienthal und Clement Ader

Gleitermodelle, wie sie Otto Lilienthal flog

Der Flugpionier Otto Lilienthal (1848–1896) entwickelte nach ausführlichen theoretischen und praktischen Vorarbeiten Gleitflugzeuge und führte mit ihnen erfolgreiche Gleitflüge nach dem Prinzip „schwerer als Luft“ durch. Er ist deutlich über 1.000-mal gesegelt. Die erzielten maximalen Flugweiten lagen bei 250 Metern. Die aerodynamische Formgebung seiner Tragflügel erprobte er auf seinem „Rundlaufapparat“, der von der Funktion her ein Vorgänger der modernen Windkanäle war.

Clement Ader hat mit seiner Eole den ersten (ungesteuerten) motorisierten Flug in der Geschichte ausgeführt. Bei der Eole handelte es sich um einen freitragenden Nurflügel-Eindecker, der von einer auf eine vierblättrige Luftschraube wirkenden 4-Zylinder-Dampfmaschine angetrieben wurde. Die Eole hob am 9. Oktober 1890 zu ihrem einzigen Flug ab, flog ca. 50 m weit, stürzte ab und wurde dabei zerstört.

Einen der ersten gesteuerten Motorflüge soll der deutsch-amerikanische Flugpionier Gustav Weißkopf im Jahr 1901 über eine Strecke von einer halben Meile zurückgelegt haben. Hierzu gab es lediglich Zeugenaussagen, aber keinen fotografischen Beweis.

Karl Jatho hat sich, in ihm zugeordneten handschriftlichen Notizen, „Luftsprünge“ mit seinem motorisierten Jatho-Drachen ab dem 18. August 1903 zugeschrieben, die von zunächst ca. 18 m, später bis ca. 60 m reichten. Der Zeitpunkt der Entstehung dieser Notizen und der Zeitpunkt ihrer Veröffentlichung sind unklar; ebenso unklar ist der Status von Zeugenaussagen zu diesen Luftsprüngen, die im August 1933, also 30 Jahre später, erfolgt sein sollen. Für 1907 belegte Flugversuche mit dem Jatho-Drachen scheiterten. [18]

Brüder Wright

Wright Flyer

Die herausragende Leistung der Brüder 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. [19] Darüber hinaus haben sie ihre Flüge genauestens 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 dem Typ nach ein „ Canard “ war, sich also die Höhensteuerung vor dem Haupttragwerk befand.

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, behauptete das Smithsonian-Institut einige Zeit, 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. Diese Auflage führte 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 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.

Erste Ärmelkanalüberquerung

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 entgegennehmen. Mit der Blériot XI wurde ihr Konstrukteur „Vater der modernen Eindecker“. Der Erfolg der Maschine machte ihn zum ersten kommerziellen Flugzeughersteller .

Vom 22. bis zum 29. August 1909 fand mit der „Grande Semaine d'Aviation de la Champagne“ eine Flugschau bei Reims statt, die mehrere Rekorde bescherte: Henri Farman flog eine Strecke von 180 Kilometern in drei 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.

1910 gelang dem französischen Ingenieur Henri Fabre mit dem von ihm konstruierten Canard Hydravion der erste Flug mit einem Wasserflugzeug .

Monocoque

Früher Aéroplane A.Deperdussin

Im Jahr 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 inneres 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 gelang kurz vor dem Ersten Weltkrieg dem russischen Konstrukteur und Piloten Igor Iwanowitsch Sikorski , der später eher als Hersteller von Flugbooten und Konstrukteur von Hubschraubern in den USA bekannt wurde. Von 1913 bis 1914 bewies er mit den ersten von ihm konstruierten „Großflugzeugen“, dem zweimotorigen Grand Baltiski , dem viermotorigen Russki Witjas 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.

Der Erste Weltkrieg

Während des Ersten Weltkrieges erkannten die Militärs den Wert der Luftaufklärung. Zugleich wollten sie den Gegner an einer Aufklärung hindern. Das Flugzeug entwickelte sich zur Waffe, und die Grundlagen des Luftkrieges mit Propellerflugzeugen wurden gelegt. Die zu Anfang des Krieges noch weit verbreiteten Flugzeuge mit Druckpropeller wurden durch die wendigeren und schnelleren Maschinen mit Zugpropeller ersetzt. [20] Hierzu trug bei, dass die Synchronisierung der Bordmaschinengewehre mit dem Propeller über ein Unterbrechergetriebe entwickelt wurde, so dass man mit der starren Bewaffnung durch den eigenen Propellerkreis schießen konnte. Auf diese Weise konnte der Pilot mit dem Flugzeug den Gegner anvisieren, was den Einsatz von Maschinengewehren im Luftkampf wesentlich erfolgreicher machte. Aus den Flugzeugen wurden Granaten , Flechettes und darauf folgend erste spezielle Spreng- und Brandbomben abgeworfen. Dabei sollten zunächst die Soldaten in den feindlichen Linien und später auch Fabriken und Städte getroffen werden.

Während des Ersten Weltkrieges wurde eine Flugzeugindustrie aus dem Boden gestampft, es entstanden die ersten Flugplätze , und die Technik des Flugfunks wurde entwickelt. Durch den Einsatz von neuen Metallen (Aluminium) wurden Flugzeugmotoren immer leistungsfähiger.

Im Jahr 1915 erprobte Hugo Junkers das erste Ganzmetallflugzeug der Welt, die Junkers J 1 . Hugo Junkers baute 1919 auch das erste Ganzmetall- Verkehrsflugzeug der Welt, die Junkers F 13 , deren Konstruktionsprinzipien richtungweisend für folgende Flugzeuggenerationen wurden.

Zwischenkriegszeit

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.

Kommerzielle zivile Luftfahrt

Sowohl in den USA als auch in Europa entstanden viele neue zivile Dienste und Luftfahrtgesellschaften , wie z. B. die Luft Hansa 1926. Die bekanntesten Passagierflugzeuge dieser Zeit waren die Junkers F 13 , die Junkers G 38 , die Dornier Wal , die Handley Page HP42 und die Junkers Ju 52/3m .

Langstreckenflüge

Curtiss NC-4

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.

Die Vickers Vimy von Alcock und Brown nach der Bruchlandung in Clifden

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.

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 Daniel Guggenheim finanzierte Reise Lindberghs durch alle US-Bundesstaaten führte im ganzen Land zum Bau von Flugplätzen. Am 12. April 1928 gelingt der Transatlantikflug 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 .

Flugboote
Ab Ende der 20er Jahre beginnt das Zeitalter der großen Flugboote , deren bekannteste Vertreter die Dornier Do X und Boeing 314 waren. Haupteinsatzbereich waren weite Transatlantik- und Pazifikflüge.

Mit der Flugbootkombination Short Mayo war ab 1937 in England für Transatlantikflüge experimentiert worden. Der Sinn der Short-Mayo-Kombination war, 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.

Katapultflugzeuge
Als Pionier im Katapultflugzeugbau gilt Ernst Heinkel , der 1925 eine Abflugbahn (noch kein Katapult) mit Flugzeug auf das japanische Schlachtschiff Nagato aufsetzte und erfolgreich persönlich in Dienst nahm.

Auf wenigen großen Passagierschiffen wie der Bremen wurden mit dem Aufkommen der Katapulttechnik Katapultflugzeuge eingesetzt, die mittels eines Dampfkatapults gestartet wurden. Die Flugzeuge dienten meist zur schnellen Postbeförderung, wie die Heinkel HE 12 und die Junkers Ju 46 . Im militärischen Bereich wurden Katapultflugzeuge hauptsächlich für die Luftaufklärung eingesetzt. Kleine Maschinen, wie die Arado Ar 196 , wurden von großen Kriegsschiffen aus eingesetzt und große Katapultflugzeuge, wie die Dornier Do 26 , wurden in den 1930er Jahren von der Lufthansa für den Transatlantik-Luftpostverkehr von Flugstützpunktschiffen aus eingesetzt und im Zweiten Weltkrieg als Transportflugzeuge und See-Fernaufklärer.

Höhenflugzeuge
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 bekanntesten Vertreter waren die Junkers EF 61 , später die Henschel Hs 130 und die Junkers Ju 388 . Sie dienten als Höhenaufklärer bzw. Höhenbomber, allerdings wurden sie nur in wenigen Exemplaren gebaut. Als erstes Passagierflugzeug mit einer Druckkabine erlaubte der Boeing 307 Stratoliner einen Flug über dem Wetter und damit eine wesentliche Komfortsteigerung für die Passagiere.

1939 bis 1945

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.

Durch die Luftschlacht um England geriet das Jagdflugzeug zunächst in den Mittelpunkt. Die beiden herausstechenden Typen dieser Zeit waren die Messerschmitt Bf 109 und die Supermarine Spitfire , die durch Verbesserungen der Aerodynamik und auch der Leistungsfähigkeit der Motoren im Laufe ihrer Entwicklung wesentlich in ihrer Leistungsfähigkeit gesteigert wurden.

Die Heinkel He 280 war das erste zweistrahlige Flugzeug der Welt; es besaß zwei Turbostrahltriebwerke. Es war auch das erste Flugzeug, das 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.

Die Alliierten setzten für den strategischen Luftkrieg große viermotorige Bombenflugzeuge ein. Da Angriffe wegen der deutschen Luftverteidigung oft nachts geflogen werden mussten hielt die Avionik in den Luftkrieg Einzug. Geräte zu Positionsbestimmung, wie das GEE -Verfahren, Radar zur Navigation und zur Nachtjagd und auch Funkgeräte zogen in Einsatz ein. Der Kampf führte zu immer größeren Flughöhen und Geschwindigkeiten. Um die Bombenflugzeuge wirksam schützen zu können wurden Jagdflugzeuge mit großer Reichweite entwickelt, etwa die North American P-51

Die Arado Ar 234 B-2 von 1944 war der erste vierstrahlige Bomber mit einem Autopiloten ( PDS ), gefolgt. Kurz vor Kriegsende entstand der zweistrahlige Nurflügler Horten H IX . Die Außenhülle war mit einer Mischung aus Kohlenstaub und Leim beschichtet, um Radarstrahlen zu absorbieren.

Mit der Messerschmitt Me 163 wurde Mitte 1944 ein Raketengleiter, ausgehend von einem Segelflugzeug, zur Einsatzreife entwickelt. Als Objektschutzjäger eingesetzt bestach das Flugzeug durch seine Steigleistung, war jedoch aufgrund der Einsatzumstände praktisch wirkungslos.

Während dieser Zeit steigerte sich die Fluggeschwindigkeit bis in den transsonischen Bereich. Umfangreiche Forschungsprojekte, insbesondere auf deutscher Seite, führten zu grundlegenden Entdeckungen der in der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik, etwa die Anwendung der Tragflächenpfeilung oder die Entdeckung der Flächenregel . Produkt dieser Bemühungen war der schwere Strahlbomber Junkers Ju 287 mit negativer Pfeilung der Tragflächen und Anwendung der Flächenregel.

Die Japaner errangen mit ihrer leichten und wendigen Mitsubishi Zero Sen im Pazifik zunächst herausragende Erfolge. Erst spätere Entwicklungen der USA erlaubten es, gegen den Gegner mit Erfolgsaussicht vorzugehen. Als die Lage Ende 1944 für Japan immer aussichtsloser wurde, ersannen sie Kamikaze-Flugzeuge , deren Piloten das voll Sprengstoff gepackte Flugzeug selbstmörderisch auf alliierte Schiffe lenkten.

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 ausgeklinkt wurde, woraufhin der Raketenantrieb zündete und das Flugzeug die Schallmauer durchbrach.

Mit dem Kalten Krieg und dem Koreakrieg (1950–1953) 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 sowjetischen Jets jedoch nicht gewachsen und wurden deshalb bald von der F-86 Sabre abgelöst.

Mit der Inbetriebnahme der britischen De Havilland DH.106 Comet bei der Fluggesellschaft BOAC begann 1952 das Zeitalter der Strahlturbinen auch für Verkehrsflugzeuge. Allerdings wurden die wechselnden Druck-Belastungen nicht ausreichend berücksichtigt – der Verkehr fand jetzt in größeren Höhen statt und die Lastwechsel der Druckkabine führten zu Haarrissen im Rumpf. Als 1954 zwei Maschinen dieses Typs abstürzten, musste mit großem Aufwand nach den Ursachen geforscht werden; es handelte sich um Materialermüdung . Diese Forschung kam allen Konstrukteuren zugute. Mit der Tupolew Tu-104 etablierte währenddessen die Sowjetunion ab 1956 erfolgreiche Liniendienste. Die Comet nahm mit einem weitgehend neu konstruierten Rumpf als DH.106 Comet 4B im Herbst 1958 ihren Dienst wieder auf, allerdings nur kurz vor der Boeing 707 , welche eine etwas höhere Reichweite hatte und mehr als doppelt so viele Passagiere befördern konnte. Eine verbesserte Wirtschaftlichkeit brachte ab 1962 der Einsatz der leistungsstärkeren und verbrauchsärmeren Mantelstromtriebwerke (engl. Turbofan). Anfang der 1970er Jahre begann der Einsatz von Großraumpassagierflugzeugen wie zum Beispiel dem Boeing 747 „Jumbo-Jet“ und der McDonnell Douglas DC-10 , später kamen Airbus-Baureihen dazu; größtes Passagierflugzeug ist heute der Airbus A380 .

Mit Beginn der 1950er Jahre begann die Entwicklung weitreichender strategischer Bomber , die auch Atombomben tragen konnten. Die bekanntesten Vertreter waren die Boeing B-52 , Convair B-58 , Mjassischtschew M-4 , die Tupolew Tu-95 und die Avro Vulcan . Die B-58 war das erste Kampfflugzeug mit einem zentralen Bordrechner, der die zahlreichen Baugruppen zusammenfasste.

1955 rüstete die französische Firma Sud Aviation ihren Hubschrauber Alouette II mit einer 250-kW-Turboméca-Artouste-Wellenturbine aus und baute damit den ersten Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb.

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 zurzeit (2005) mit dem Lockheed Martin F-35 eine neue Generation von V/STOL-Flugzeugen.

Mit dem Vietnamkrieg 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. Der gestiegene Ölpreis (er vervielfachte sich während der Ölkrisen 1973 und 1979/80) machte die Concorde unwirtschaftlich. Der enorme Kraftstoffverbrauch galt als ökologisch bedenklich. British Airways und Air France – damals beide staatliche Fluggesellschaften – wurden von ihren Regierungen zum Kauf der Concorde genötigt. [21] Der letzte Flug einer Concorde fand am 26. November 2003 statt.

Die Lockheed F-117 A 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 ). Diese Bezeichnung wird noch immer häufig benutzt, weil diese Flugzeuge nach Meinung vieler zu den hässlichsten gehören, die bislang gebaut wurden. Das Flugzeug wird auch „Wobblin Goblin“ genannt, [22] speziell wegen ihrer unruhigen Flugeigenschaften bei Luftbetankungen . Es lässt sich auf Grund seiner instabilen aerodynamischen Eigenschaften nur mit Computerunterstützung fliegen.

Mit dem Raketenflugzeug SpaceShipOne gelang am 21. Juni 2004 der erste privat finanzierte 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 entsprechenden Ballast in eine Höhe von mehr als 100 Kilometer befördert und dies mit demselben Fluggerät innerhalb von 14 Tagen wiederholt.

Laufende Forschung und Zukunft

Um der Thematik der notwendigen Treibstoffeinsparung zu begegnen, wird häufig der mögliche Einsatz von Nurflüglern diskutiert. Damit soll auch die Lärmbelastung gesenkt werden. Ein realistischer Forschungsschwerpunkt ist der erweiterte Einsatz von Leichtbauwerkstoffen wie CFK und bedingt GLARE . Auch werden neue Triebwerke mit Wärmerückgewinnung über Wärmeübertrager entwickelt. Die Nutzung aerodynamischer Erkenntnisse bei z. B. den Winglets oder den Gurney Flaps werden untersucht. Im militärischen Bereich setzen sich immer mehr die Drohnen durch und mit der Boeing AL-1 werden ganz neue Waffensysteme auf Laser-Basis erprobt.

Rekorde

Fluggeschwindigkeit

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-Castoldi MC72 (Schwimmerflugzeug)
1939 755 km/h Fritz Wendel Deutschland Messerschmitt Me 209 V1
1941 1.004 km/h Heini Dittmar Deutschland Messerschmitt Me 163 (Raketenjäger)
1947 1.127 km/h
Mach 1,015
Charles Elwood Yeager USA Bell X-1
1951 2.028 km/h Bill Bridgeman USA Douglas Skyrocket
1956 3.058 km/h Frank Everest USA Bell 52 X-2 (Rakete)
1961 5.798 km/h Robert White USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
1965 3.750 km/h W. Daniel USA Lockheed SR-71 Blackbird (Düsenflugzeug)
1966 7.214 km/h William Joseph Knight USA North American X-15 (Raketenflugzeug)
2004 11.265 km/h unbemannt USA Boeing X-43A ( Staustrahltriebwerk )

Größe

Antonow An-225 – längstes Flugzeug der Welt

Als größtes Flugzeug der Welt gilt das Frachtflugzeug Antonow An-225 „Mrija“. Es hat die größte Länge, das höchste Startgewicht und den größten Schub aller Flugzeuge. Der Airbus A380 ist aufgrund seiner Kapazität das größte Passagierflugzeug der Welt (max. 853 Passagiere). Dennoch ist er nicht das längste Passagierflugzeug: Die Boeing 747-8 ist mit 76,30 m das längste Passagierflugzeug der Welt. Die größte Spannweite hat das für Raketenstarts vorgesehene Scaled Composites Stratolaunch .

Das leistungsfähigste Triebwerk hat die zweistrahlige Boeing 777 -300 mit 512 kN Schub . Die größte Reichweite ist nur schwer festlegbar, da sie bei jedem Flugzeug durch zusätzliche Tanks (im Extremfall bis zum maximalen Startgewicht) erhöht werden kann. Das Flugzeug mit der größten serienmäßigen Reichweite ist die Boeing 777-200LR mit 17.446 km. Die größte jemals ohne nachzutanken erzielte Reichweite gehört die Voyager mit 42.212 km.

Vergleich von Großflugzeugen:
Airbus A380 , Antonow An-225 , Boeing 747-8I , Hughes H-4 , Scaled Composites Stratolaunch
A380-800 A340-600 B747-8i B777-300ER Hughes H-4 Antonow An-225
Länge 72,7 m 75,3 m 76,3 m 73,9 m 66,7 m 84,0 m
Spannweite 79,8 m 63,5 m 68,5 m 64,8 m 97,5 m 88,4 m
Höhe 24,1 m 17,3 m 19,4 m 18,6 m 25,1 m 18,1 m
max. Startgewicht 560 t 368 t 448 t 352 t 182 t 600 t
Reichweite 15.000 km 13.900 km 14.815 km 14.600 km 4.800 km 15.400 km
max. Passagierzahl 853 419 605 550 750 Frachtflugzeug
Schub/Leistung 4·311 kN
= 1244 kN
4·267 kN
= 1088 kN
4·296 kN
= 1184 kN
2·512 kN
= 1024 kN
8·2240 kW
= 17.920 kW
6·230 kN
= 1380 kN

Siehe auch

Literatur

  • Ludwig Bölkow (Hrsg.): Ein Jahrhundert Flugzeuge. Geschichte und Technik des Fliegens . VDI, Düsseldorf 1990, ISBN 3-18-400816-9 .
  • RG Grant: Fliegen. Die Geschichte der Luftfahrt . Dorling Kindersley, Starnberg 2003, ISBN 3-8310-0474-9 .
  • Ernst Götsch: Einführung in die Flugzeugtechnik . Deutscher Fachverlag, Frankfurt am Main 1971, ISBN 3-87234-041-7 .
  • Ernst Götsch: Luftfahrzeugtechnik. Einführung, Grundlagen, Luftfahrzeugkunde. Motorbuchverlag, Stuttgart 2003, ISBN 3-613-02006-8 .
  • Oskar Höfling : Physik, Band II, Teil 1, Mechanik – Wärme , 15. Auflage. Dümmlers, Bonn 1994, ISBN 3-427-41145-1 .
  • Knaurs Lexikon der Naturwissenschaften . Droemersche Verlagsanstalt, Th. Knaur Nachf., München und Zürich 1969.
  • Wie funktioniert das? Meyers erklärte Technik, Band 1. Bibliographisches Institut, Mannheim und Zürich 1963.

Weblinks

Commons : Flugzeuge – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Flugzeug – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Flieger . duden.de
  2. International Civil Aviation Organization (Hrsg.): Annex 2 to the Convention on International Civil Aviation . Rules of the Air. 10. Auflage. November 2016, S.   1–2 ( bazl.admin.ch [PDF; 878   kB ; abgerufen am 12. Juli 2017]).
  3. Das Neue Universallexikon . Bertelsmann Lexikon Verlag, 2007, ISBN 978-3-577-10298-8 , S.   284 .
  4. Heinz AF Schmidt: Lexikon der Luftfahrt . Motorbuch Verlag, 1972, ISBN 3-87943-202-3 .
  5. Wilfried Kopenhagen ua: transpress Lexikon: Luftfahrt . 4. überarbeitete Auflage. Transpress-Verlag, Berlin 1979, S.   255 .
  6. Kathrin Kunkel-Razum, Birgit Eickhoff: Duden. Standardwörterbuch Deutsch als Fremdsprache . Hrsg.: Bibliographisches Institut. 1. Auflage. Dudenverlag, Mannheim 2002 („Flugzeug […]: Luftfahrzeug mit horizontal an den Seiten seines Rumpfes angebrachten Tragflächen.“).
  7. Flugzeug. In: Digitales Wörterbuch der deutschen Sprache . Abgerufen am 30. Mai 2011 „Luftfahrzeug, das meist aus einem mit einem Fahrwerk versehenen Rumpf mit horizontal angebrachten Tragflügeln und einem Leitwerk besteht und dessen Flugfähigkeit durch einen dynamischen Auftrieb zustande kommt“
  8. David Anderson, Scott Eberhardt: Understanding Flight . 2. Auflage. McGraw-Hill, New York ua 2009, ISBN 978-0-07-162696-5 (englisch, A Physical Description of Flight Buch-Auszug [PDF]).
  9. Flugwerk/Zelle gleichbedeutend verwendet, s. Tabelle S.5 (PDF; 59 kB)
  10. mdpi.com
  11. a b boeing.com
  12. a b FAST45 magazine vom Dezember 2009 ( Memento vom 26. Dezember 2012 im Internet Archive )
  13. a b boeing.com
  14. auch weitere Typen anderer Hersteller ab Page 69768
  15. Jochim Scheiderer: Angewandte Flugleistung – Eine Einführung in die operationelle Flugleistung vom Start bis zur Landung , Springer-Verlag, 2008, ISBN 978-3-540-72722-4 , doi:10.1007/978-3-540-72724-8 .
  16. Gunnar Haase: Alternative Varianten mechanischer Flugsteuerungssysteme zur Reduzierung von Gewicht und Fertigungsaufwand . Suedwestdeutscher Verlag fuer Hochschulschriften, 2009, ISBN 978-3-8381-0414-0 . , Kapitel 2 Stand der Technik
  17. Dieter Scholz (2014): Flugsteuerung (PDF; 15 MB) Skript
  18. Wolfgang Leonhardt: Karl Jathos erster Motorflug 1903 . Books on Demand , Norderstedt 2002, ISBN 3-8311-3499-5
  19. Telegram from Orville Wright in Kitty Hawk, North Carolina, to His Father Announcing Four Successful Flights, 1903 December 17. In: World Digital Library . 17. Dezember 1903, abgerufen am 21. Juli 2013 .
  20. Die Geschichte des Jagdflugzeuges ( Memento vom 30. März 2010 im Internet Archive )
  21. Das Aus für die Concorde , faz.net
  22. to wobble = flattern, schlenkern, schwabbeln