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Bell-Boeing V-22

Bell-Boeing V-22

Der V-22 Osprey (deutsch: Fischadler) ist ein Wandelflugzeug mit vertikaler Start- und Landefähigkeit (VTOL). Es ist ein sogenanntes Kipprotor-Flugzeug, da die Rotoren an den Enden der Tragflächen um die Querachse des Flugzeugs schwenkbar aufgehängt sind. In senkrechter Position der Triebwerke drehen die Propeller horizontal und können so bei Start und Landung Auftrieb erzeugen. Für den Reiseflug schwenkt das Flugzeug beide Triebwerke mit den Rotoren um 90 Grad nach vorne und wird zu einem "normalen" Turboprop-Flugzeug mit entsprechender Reisegeschwindigkeit.

Geschichte

Die Entwicklung des Osprey geht auf die von Boeing 1956 entwickelte VZ-2 und der XV-2 1954 von Bell zurück. Der nächste Schritt war 1973 die XV-15 von Bell. 1981 begann die Definierung der Anforderungen für das Joint Services Advanced Vertical Lift Aircraft (JVX) Programm durch das US Verteidigungsministerium. Im April 1983 wurde das Bell/Boeing-Team durch die US Navy beauftragt, das JVX Flugzeug zu entwickeln und zu bauen. Seitdem ist dieses Flugzeug als V-22 Osprey bekannt. Am 19. März 1989 fand der Erstflug in Arlington (Texas/USA) statt, die erste Transition (der Übergang zwischen Schwebe- und Horizontalflug oder umgekehrt) wurde am 14. September 1989 durchgeführt. Das erste Flugzeug, das dem Produktionsstandard entsprach, entstand am 5. Februar 1997. Während der Entwicklungs- und Erprobungsphasen kam es zu mehreren Abstürzen mit Verlusten von Menschenleben, was das Projekt erheblich verzögerte. Bei einem Unfall geriet die Flugmaschine in einen sogenannten vortex ring state, welcher für Helikopter und ähnliche Flugobjekte gefährlich ist. Helikopter haben nur Auftrieb, wenn die Rotorblätter ruhige Luft durchschneiden - bewegt sich der Rotor aber in einem Luftraum, in welcher die Luft turbulent ist oder sich schnell abwärts bewegt, dann fällt der Auftrieb aus. Dies kann geschehen, wenn der Helikopter - oder eben die V-22 - mit langsamer Horizontalgeschwindigkeit zu schnell sinkt. Die Rotorblätter "überholen" teilweise die turbulente Luft, die vom Rotor nach unten gedrückt wird. Aus diesem Grund ist es Piloten der V-22 verboten worden, bei weniger als 74 km/h (40 Knoten) Horizontalgeschwindigkeit mehr als 240 Meter pro Minute zu sinken. Obwohl der Hersteller das Gegenteil behauptet, ist dies eine erhebliche Einschränkung in der Flugtüchtigkeit - besonders was Kampfsituationen anbelangt. Bell-Boeing erweiterte aus diesem Grund die Instrumente um eine Warnleuchte und eine akustische Warneinrichtung, die aktiv werden, sollte der Pilot sich der kritischen Sinkrate nähern. Im Juni 2005 hat die Osprey die letzten Truppentests unter Einsatzbedingungen (OPEVAL - Operational Evaluation) angeblich "zur vollsten Zufriedenheit" abgeschlossen. Am 28. September 2005 hat das Pentagon offiziell die reguläre Serienproduktion angeordnet. 2007 werden die ersten Osprey beim U.S. Marine Corps in Dienst gestellt.

Versionen

MV-22A

Die Marine Corps-Version, MV-22A, ist für den Transport von Truppen, Ausrüstung und Versorgungsmaterialien ausgelegt, und kann von Schiffen oder von unbefestigten Flugplätzen an Land aus eingesetzt werden. Um an Bord eines Schiffes platzsparend verstaut zu werden, kann diese Version die Tragfläche um 90 Grad drehen und benötigt damit nur eine Stellfläche von 19 m x 5,6 m.

HV-22A

Die HV-22A für den Einsatz durch die US-Marine werden für Such- und Rettungseinsätzen, sowie zur Unterstützung der Schiffsversorgung benötigt.

CV-22A

CV-22A sind für Spezialeinsätze des United States Special Operations Command (USSOCOM) vorgesehen (z.B. long range SAR). Insgesamt ist der Erwerb von 458 Flugzeugen geplant: 360 für das US Marine Corps, 48 für die US Navy und 50 für die US Air Force. V-22 sollten beim Marine Corps den CH-46 Sea Knight und den CH-53 Sea Stallion ersetzen, beim Special Operations Command einige Versionen der H-53, H-47, H-60, und der Lockheed C-130.

Technische Daten

- Crew:
- 2 Piloten
- 24 Soldaten oder 12 Tragen
- Triebwerke: 2 an schwenkbaren Gondeln befestigte Rolls-Royce AE 1107C-Liberty; je 6,150 shp/ 4.6 MW
- Maße:
- Länge: 17,48 m
- Höhe: 6,63 m
- Höhe Seitenstabilisator: 5,28 m
- Höhe Rotornarbe: 6,63 m
- Flügelspannweite: 13,97 m
- Rotordurchmesser: 11,58 m
- Gewicht:
- Leer: 15.032 kg
- VTOL Startmasse max: 21.546 kg
- STOVL Startmasse max: 24.948 kg
- Überführungsstartmasse max: 27.443 kg
- Treibstoff:
- Haupttank: 4649 l
- Flügeltank: 2979 l
- Überführungskapazität: 9221 l
- Geschwindigkeit:
- Bereich: -83 km/h bis 584 km/h ( -45 kn bis 315 kn) (level forward flight TAS)
- Einsatz (1000 m): (275 kn)
- Maximum (5.000 m): 510 km/h
- Dienstgipfelhöhe: 7925 m
- Reichweiten:
- Operativ: 200 nm mit 3492 kg
- Überführung: 3892 km
- Außenlast max: 9221 kg

Siehe auch:

- Bell XV-3
- Liste von Flugzeugtypen

Weblinks

- [http://www.boeing.com/rotorcraft/military/v22/ Offizielle Homepage des V-22 Osprey]
- http://www.combataircraft.com/aircraft/cv22.asp
- [http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/v22-report.pdf Abschlussbericht zum V-22 Programm (
- .pdf / engl.)]
- [http://www.fas.org/irp/eprint/trask.htm The Special Osprey: Impact on special Operations Doctrine / Thomas J. Trask School of Advanced Airpower Studies Juni 1996 (engl.)]
- http://www.globalsecurity.org/military/systems/aircraft/v-22.htm (engl.) Kategorie:Bell Kategorie:Boeing Kategorie:VTOL-Flugzeug KAtegorie:Hubschraubertyp Kategorie:Militärischer Flugzeugtyp ja:V-22

Fischadler

Der Fischadler (Pandion haliaetus)ist die einzige Art der Familie der Fischadler (Pandionidae). Diese gehört zu den Greifvögeln (Falconiformes). Der Fischadler weicht in manchen Merkmalen von den Habichtartigen ab.

Aussehen

Der Fischadler ist etwa 56-60 cm groß. Das Männchen wiegt etwa 1,4 kg. Das Weibchen hingegen bringt um die zwei kg auf die Waage. Der Fischadler ist oberseits dunkelbraun und unterseits weiß gefärbt, die Armschwingen sind dabei dunkler als der Rest des Gefieders. Die Schwung- und Schwanzfedern zeigen Bänderungen. An der Unterseite und am Kopf ist er weiß. Den Kopf ziert zudem eine dunkle Gesichtsmaske. Am Flügelbug ist ein schwarzer Fleck zu erkennen. Die Geschlechter weisen keine Unterschiede im Federkleid auf. Die Flügelspannweite beträgt 1,60 m. Spezialisiert ist der Fischadler auf den Fischfang (daher auch sein Name). Die scharfen Krallen sind besonders lang und fast halbkreisförmig gebogen. Der Fischadler kann seine Außenzehen nach hinten wenden, um so die Beute, den Fisch, sicherer ergreifen zu können.

Verbreitung

Der Fischadler ist fast weltweit verbreitet. Er fehlt als Brutvogel lediglich in Südamerika und Teilen Afrikas, wo er aber als Wintergast vorkommt.
In Europa brütet er hauptsächlich im Norden und Osten des Kontinents, beispielsweise in Brandenburg. Hier brüteten bei zunehmender Tendenz im Jahr 1999 234 Paare, etwa die Hälfte aller mitteleuropäischen Fischadler. Im Müritz-Nationalpark in Mecklenburg-Vorpommern wurde sogar eine Kamera installiert, die ein Fischadlernest auf einem Hochspannungsmast rund um die Uhr überwacht.
Zum Überwintern ziehen die Fischadler in breiter Front in den Mittelmeerraum und nach Afrika, um dort ihre Winterquartiere zu beziehen.

Lebensraum

Der Fischadler lebt bevorzugt an fischreichen Binnengewässern sowie an Seen und Flüssen, die von alten, großen Bäumen umgeben sind. Doch sogar an felsigen Meeresküsten ist er anzutreffen.

Beutefang

Der Fischadler hat sich, was seine Ernährung betrifft, ganz auf das Erbeuten von Fischen spezialisiert. Andere Wassertiere sind seltene Zufallsbeute, nachgewiesen sind beispielsweise Zwergtaucher, Amerikanischer Flusskrebs und in Florida ein junger Alligator. Beim Fischfang stößt er aus einer Höhe von bis zu 30 Metern senkrecht oder schräg herab, taucht mit den Fängen voran ins Wasser ein und ergreift seine Beute mit den Krallen. Das verschließbare Nasenloch ermöglicht ihm, Fische in einer Wassertiefe bis zu 1 m zu erbeuten. Es sind schon Adler beim Beutefang ertrunken, da sie wie einige Forscher glauben gierig zu große Fische erbeuten wollten oder mit ihren Krallen in zu großen Fischen hängengeblieben sind. Der Fischadler frisst sowohl Süßwasser- als auch Meeresfische.

Fortpflanzung und Aufzucht der Jungen

Fischadler bauen ihre Horste aus Ästen und Zweigen auf hohen Bäumen oder an Felswänden. In manchen Gebieten, im Osten Nordamerikas oder in Nordostafrika, brüten die Fischadler sogar in Kolonien auf dem Boden. Die Nester sind meist so gelegen, dass die Adler Aussicht auf ihre Fischgründe haben. Sie benutzen ein und denselben Horst meist viele Jahre nacheinander, ja oft sogar ein Leben lang. Das Weibchen legt zwei bis drei rötlich gefleckte Eier, die etwa 37 Tage lang ausgebrütet werden. Die Jungvögel werden von den Eltern solange gefüttert, bis sie die Beute selbst erlegen können. Nach etwa sieben bis acht Wochen sind sie flügge.

Bedrohte Bestände

Der Fischadler hat zwar keine natürlichen Feinde, aber er wird durch verschiedene Einflüsse bedroht, insbesondere durch die Zerstörung seiner natürlichen Lebensräume, aber auch durch die Jagd auf die Vögel während ihrer Wanderungen in die Winterquartiere sowie durch die Vergiftung der Gewässer mit Pestiziden. Wo die Art geschützt wird, können die Bestände sogar wieder zunehmen, wobei sich neue Lebensräume bilden können.

Heraldik

Der Fischadler erscheint in der Fahne von Sambia.

Weblinks

- [http://www.axel-horn.de/fischadler/index.html Photos aus freier Natur vom Fischadler am Horst und verschiedene Flugaufnahmen.] Kategorie:Greifvögel ja:ミサゴ

Flugzeug

Ein Flugzeug ist ein Luftfahrzeug, das schwerer als Luft ist und das aerodynamischen Auftrieb nutzt. Im Gegensatz zu den Luftfahrzeugen wie Ballonen oder Luftschiffen, die den statischen Auftrieb nutzen, entsteht der Auftrieb bei Flugzeugen entweder erst beim Umströmen des Tragorgans (dynamischer Auftrieb) oder durch Rückstoß. Starrflügelflugzeuge besitzen als Tragorgane Tragflächen im weitesten Sinn, Drehflügelflugzeuge besitzen als Tragorgan einen oder mehrere Rotoren und Schwingenflugzeuge besitzen als Tragorgane Schwingen. Bei Senkrechtstartern beruht der Auftrieb in der Schwebe- und Übergangs- oder Transitionsphase auf dem Reaktivantrieb (Rückstoß).

Grundlegende Bauweisen

Das Prinzip des aerodynamischen Flugs wird durch unterschiedliche Bauweisen verwirklicht:

Starrflügelflugzeuge

Senkrechtstarter Bei Starrflügelflugzeugen wird die Luftströmung über den Tragflächen durch die Vorwärtsbewegung des Flugzeugs hervorgerufen. Das heißt allerdings nicht, dass die Flügel ausnahmslos unbeweglich sein müssen. Es gibt Flugzeuge mit Schwenkflügeln (variabler Pfeilung), die der Fluggeschwindigkeit angepasst werden kann, wie beispielsweise das Kampfflugzeug Tornado. Auch sie gehören zu dieser Kategorie. Im weiteren Sinn gehören zu den Flugzeugen, die nach dem Starrflügelprinzig fliegen auch Motorschirme und Gleitschirme sowie deren Vorgänger mit festem Gestell, die Hängegleiter. Die Gleitschirme selbst, im Volksmund ihrer Form wegen "Matratzen" genannt sind eigentlich nichts anderes als vom Fahrtwind aufgeblasene Tragflügel. Nicht lenkbare Fallschirme, insbesondere Bremsfallschirme und Fallbremsen (engl. fall retarder) gehören nicht zu den Flugzeugen. Bodeneffektfahrzeuge komprimieren Luft unter einer Tragfläche und sind damit nichts anderes als extrem tief fliegende Starrflügelflugzeuge. Bild:GENERAL DYNAMICS EF-111A RAVEN.png|Flugzeug mit variabler Pfeilung Bild:Motorschirm.jpg|Motorschirm Bild:Aufgebauter Hängegleiter in Scuol.JPG|Hängegleiter Bild:Ekranoplan A-90 Orljonok.png|Bodeneffektfahrzeug

Drehflügelflugzeuge

Bodeneffektfahrzeuge 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. Der Auftrieb und der Vortrieb werden durch entsprechende Steuerung der Rotoren verwirklicht. Die Steuerung für den Auftrieb ist die kollektive Rotorblattverstellung, die Steuerung für den Vortrieb (oder auch für den seitlichen oder den Rückwärtsflug) die zyklische Rotorblattverstellung.

Tragschrauber

Beim Tragschrauber, auch "Autogiro" genannt sorgt ein nicht durch ein Triebwerk, sondern durch den Fahrtwind in Autorotation angetriebener Rotor für den Auftrieb. Für den Vortrieb muss ein Zug- oder Schubtriebwerk sorgen. Der Rotor ersetzt den starren Tragflügel des Tragflügelflugzeugs.

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. Bild:Flama.jpg|Hubschrauber Bild:Aurogyro-ELA-07-Casarrubios-Spain.jpg|Tragschrauber Image:Ah-56.jpg|(Kombinations)-Flugschrauber

Hybride aus Dreh- und Starrflügelflugzeug

Flugschrauber]

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 Verwandlungsflugzeuge oder auch Verwandlungshubschrauber genannt besitzen während des Senkrechtstarts die Konfiguration eines Hubschraubers. Beim Übergang zum Reiseflug werden sie zum Starrflügelflugzeug um konfiguriert, 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. Image:Mil Mi-6 HOOK.png|Verbundhubschrauber Mil Mi-6 Bild:Fairey Rotodyne Model.jpg|Kombinationsflugschrauber Image:X-18 tilting its wing bw.jpg|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 zu bauen, aber außer in kleinen Modellen ist dies bis heute noch nicht gelungen, beziehungsweise nicht wirtschaftlich.

Rotorflugzeuge

Luftfahrt 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.

Grenzfall: Luftkissenfahrzeug

Die Grenze zwischen Flugzeug und Landfahrzeug bzw. Schiff ist beim Vollhovercraft erreicht. Das Luftkissenfahrzeug kann als Senkrechtstarter betrachtet werden, der sich nur um die Dicke des Luftkissens vom Boden erheben kann. Anders als das Bodeneffektfahrzeug (Ekranoplan) kann es aber keine Hindernisse überspringen. 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.

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 Flugwerk, dem Triebwerk und der Betriebsausrüstung eingeteilt.

Das Flugwerk

Raumgleiter]] 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)

Fly-by-Wire]] 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

Mantelstromtriebwerk 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. Avionik 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 (c_W-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.

Steuerung

Steuerung Neben dem Antrieb ist auch eine Steuerung um alle 3 Raumachsen notwendig. Sie erfolgt beim Starrflügelflugzeug durch Ruder und Klappen, Strahlklappen genannte Schlitzdüsen, das Verstellen von Schubvektoren, 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, Strahltriebwerken hinzu. Die Steuerung von Starrflügelflugzeugen sei am Beispiel der Steuerung über Ruder dargestellt:
- Das Höhenruder dient der Drehung um die Querachse, Nicken oder Kippen genannt.
- Das Seitenruder dient der Drehung um die Hochachse (vertikale Achse), Wenden oder Gieren genannt.
- Das Querruder dient der Drehung um die Längsachse, dem Rollen. Querruder Das Flugzeug kann simultan um eine oder mehrere dieser Achsen drehen. Das Höhenruder ist in der Regel hinten angebracht, ebenso das Seitenruder. Querruder befinden sich an der Tragflächenhinterkante. Abweichend davon kann die Höhensteuerung auch vorne platziert sein (Canard). Querruder können durch gegenläufigen Ausschlag der Höhenruder ersetzt werden. Höhen- und Seitenruder können auch kombiniert werden wie beim V-Leitwerk. Neben den oben genannten Rudern gibt es noch so genannte Trimmruder, die nur zur Stabilisierung der Flugzeuglage dienen. 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 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 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.

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. 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). Image:North American X-15.jpg|Experimentalflugzeug Image:Skymaxx.jpg|Sportflugzeug: Ultraleichtflugzeug Sky-Arrow Image:US Immigration and Customs Enforcement aircraft.jpg|Passagierflugzeug - Geschäftsreiseflugzeug Pilatus PC-12 Image:Airbus beluga beladung.jpg|Frachtflugzeug Airbus A300-600ST Beluga Image:B-757 Frachter, DHL.jpg|Postflugzeug Image:CRESCO TOP DRESSING.JPG|Agrarflugzeug: PAC Cresco streut Kunstdünger Image:PBY Catalina airtanker.jpg|Feuerlöschflugzeug Image:King Air 200 air ambulance.JPG|Sanitätsflugzeug: Inneres eines Ambulanzflugzeugs Militärflugzeuge werden nach folgenden Kriterien 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. Bild:Mikoyan mig29..jpg|Jagdflugzeug: Mikojan-Gurewitsch MiG-29 Bild:Boeing B-52 dropping bombs.jpg|Bomber: Boeing B-52 Bild:Alouette ag1.JPG|Verbindungsflugzeug: Alouette III der Schweizer Armee Bild:Usaf.f15.f16.kc135.750pix.jpg|Tankflugzeug: KC-135R Stratotanker, zwei F-15s (Doppelleitwerke) und zwei F-16s, auf einer Luftbetankungs-Trainingsmission Bild:PC7.JPG|Trainer: Pilatus PC-7 der schweizerischen Luftwaffe Bild:C-160 Transall.jpg|Transportflugzeug: Transall C-160D Bild:Lockheed SR-71 Blackbird.jpg|Aufklärungsflugzeug: Lockheed SR-71B Blackbird Bild:AH-64 dsc04577.jpg|Erdkampfflugzeug/Kampfhubschrauber: AH-64 Apache Longbow

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. Image:Beechcraft KING AIR.png|Tiefdecker Image:McDONNELL DOUGLAS F-A-18 HORNET.png|Mitteldecker Image:Boeing B-52 STRATOFORTRESS.png|Schulterdecker Image:Cessna O-1 BIRD DOG.png|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 Cockpit ist in der Regel an der Tragfläche zwischen den Rümpfen angebracht. 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. Image:Pitts-S1S-in-flight.jpg|Doppeldecker Image:Kocherigin DI-6.JPG|Anderthalbdecker Image:P-38 2.jpg|Doppelrumpfflugzeug mit Cockpit zwischen den Rümpfen Image:P-82 Twin Mustang.jpg|Doppelrumpfflugzeug mit Cockpit in den Rümpfen Image:Blohm und Voss Bv141 rear.jpg|Asymmetrisches Flugzeug: Blohm & Voss BV 141 Image:Gyroflug SC01 Speed-Canard Niederrhein vr.jpg|Canard: Gyroflug SC01 Image:XB-35.jpg|Nurflügel: Northrop B-35 Image:3 lifting bodys.jpg|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. Bild:Wasserflugzeug 01 KMJ.jpg|Wasserflugzeug Bild:Martin model 130 China Clipper class passenger-carrying flying.jpg|Flugboot Image:DWCL215.jpg|Amphibienflugzeug

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. Bild:Do-27.JPG|STOL-Flugzeug Dornier Do-27 Image:X-22a onground bw.jpg|Senkrechtstarter X-22a Bild:Lockheed XFV-1 on ground bw.jpg|Heckstarter Lockheed XFV-1

Unbemannte Flugzeuge

Heckstarter] 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). Die Steuerung erfolgt über Funkfernsteuerung oder Programmsteuerung. Während Drohnen in der Regel wiederverwendbar sind, werden unbemannte Flugzeuge mit Sprengkopf, die im Ziel explodieren als Marschflugkörper bezeichnet.

Geschichte

Vorbilder aus der Natur

Marschflugkörper 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

Allegorie 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. 1874 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. Gustav Weißkopf 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. 1907 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 die "Grande Semaine d'Aviation de la Champangne" bei Reims statt, der 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. Hubert Latham 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. Gnôme-Umlaufmotor] 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

Ilja Muromez 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 eine unter beiden Kriegsparteien eine Doktrin, die bis heute viel Leid verursacht (Zitat: Kriegsrat 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 Luftkamp

Kipprotor

Mit Kipprotor (auch Schwenkrotor) werden Propeller-Antriebe von Luftfahrzeugen bezeichnet, bei denen die Antriebsgondeln um die Querachse geschwenkt werden können, um die Richtung der ausgeübten Zugkraft zu verändern. Sie ermöglichen in vertikaler Stellung senkrechte Starts und Landungen („VTOL“). Die Rotoren werden zunehmend horizontal geschwenkt, um die Vorwärtsbewegung und so den Auftrieb an den Tragflächen zu erzeugen. Diesen Übergang vom Schwebe- zum Horizontalflug nennt man Transition. Eng verwandt mit dieser Bauart sind die Kippflügelflugzeuge, die jedoch nicht nur die Triebwerke, sondern die gesamte Flügelfläche kippen. In der Praxis haben sich zweimotorige Maschinen (Beispiel: die V-22 Osprey) durchgesetzt. In der Vergangenheit wurde jedoch auch erfolgreich mit viermotorigen Exemplaren geforscht, z.B. die Bell X-22 (mit ummantelten Propellern). ja:ティルトローター Kategorie:Luftfahrttechnik

Flugzeug

Grundlegende Bauweisen

Das Prinzip des aerodynamischen Flugs wird durch unterschiedliche Bauweisen verwirklicht:

Starrflügelflugzeuge

Drehflügelflugzeuge

Hubschrauber

Tragschrauber

Flugschrauber

Hybride aus Dreh- und Starrflügelflugzeug

Flugschrauber]

Verbundhubschrauber

Kombinationsflugschrauber

Wandelflugzeug

Schwingenflugzeuge (Ornithopter)

Rotorflugzeuge

Grenzfall: Luftkissenfahrzeug

Abgrenzung zur Rakete

Aufbau

Traditionell wird ein Flugzeug in Flugwerk, dem Triebwerk und der Betriebsausrüstung eingeteilt.

Das Flugwerk

Tragwerk

Das Tragwerk besteht bei Starrflügelflugzeugen aus Flügel, Vorflügel und Landeklappen, bei Drehflügelflugzeugen aus dem Rotor oder den Rotoren.

Leitwerk

Steuerwerk

Der Antrieb (traditionelle Bezeichnung: Triebwerk)

Die Betriebsausrüstung

Grundlagen: Auftrieb und Vortrieb

Auftrieb

Zusammenhang zwischen Auftrieb, Vortrieb und Luftwiderstand

Fluggeschwindigkeit und Flugenveloppe

Arten des Vortriebs

Zur Erzeugung des Vortriebs gibt es verschiedene Möglichkeiten:

ohne Eigenantrieb

Propeller in Verbindung mit Muskelkraft

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

Vortrieb beim Hubschrauber

Turboprop

Turbostrahltriebwerk

Staustrahltriebwerk

Raketentriebwerke

Raketentriebwerke werden bisher nur bei Experimentalflugzeugen verwendet.

Booster

Steuerung

Weitere Klassifizierungen

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