Der Bereich der Luftfahrt hat im Laufe seiner jahrhundertelangen Geschichte einige interessante Designs hervorgebracht. Neben Eindeckern, Düsenflugzeugen, raketengetriebenen Flugzeugen, Höhenabfangjägern und Spionageflugzeugen gibt es auch die Vielfalt der Flugzeuge, die auf Leitwerke, Sektionen und Rümpfe verzichten. Dies sind sogenannte Flying Wings, eine Art Starrflügler, die aus einem einzigen Flügel bestehen.
Während dieses Konzept fast so lange erforscht wird, wie es Flugmaschinen gibt, wurde sein wahres Potenzial erst in den letzten Jahrzehnten erkannt. Und wenn es um die Zukunft der Luft- und Raumfahrt geht, ist dies ein Konzept, von dem aus Forschung und Entwicklung noch viel mehr erwartet wird.
Beschreibung:
Per Definition ist ein Nurflügler ein Flugzeug ohne festen Rumpf, bei dem der größte Teil der Besatzung, der Nutzlast und der Ausrüstung in der Hauptflügelstruktur untergebracht ist. Von oben sieht ein Nurflügel wie ein Chevron aus, wobei die Flügel seine Außenkanten bilden und die vordere Mitte als Cockpit oder Pilotensitz dient. Es gibt sie in vielen Varianten, vom Düsenjäger/Bomber bis hin zu Handgleitern und Segelflugzeugen.
Ein sauber fliegender Flügel ist theoretisch die aerodynamisch effizienteste (geringste Widerstand) Konstruktionskonfiguration für ein Starrflügler. Es bietet auch eine hohe strukturelle Effizienz für eine gegebene Flügeltiefe, was zu einem geringen Gewicht und einer hohen Kraftstoffeffizienz führt.
Eine Junkers G 38, im Einsatz bei Lufthansa. Bildnachweis: SDASM-Archiv
Entwicklungsgeschichte:
Taillenloses Handwerk gibt es seit der Zeit der Gebrüder Wright. Aber erst nach dem Ersten Weltkrieg wurde dank umfangreicher Kriegsentwicklungen mit Eindeckern ein Flugzeug ohne echten Rumpf möglich. Ein früher Enthusiast war Hugo Junkers, der 1910 die Idee eines Nur-Flügel-Lufttransporters patentieren ließ.
Leider führte der Versailler Vertrag für die deutsche Luftfahrt dazu, dass seine Vision erst 1931 mit der Junkers G38 verwirklicht wurde. Dieses Design, obwohl revolutionär, erforderte dennoch einen kurzen Rumpf und ein Heckteil, um aerodynamisch möglich zu sein.
Eine restaurierte Horten Ho 229 im Steven F. Udvar-Hazy Center. Credits: Cynrik de Decker
In den 30er und 40er Jahren wurde vor allem in den USA und Deutschland ausgiebig mit Tragflügelkonstruktionen experimentiert. In Frankreich, Großbritannien und den USA wurden viele Designs hergestellt, obwohl die meisten Segelflugzeuge waren. Es gab jedoch Ausnahmen, wie die Northrop N1M, ein Prototyp eines Allflügelflugzeugs und die weitaus beeindruckendere Horten Ho 229, der erste strahlgetriebene Nurflügler, der im Zweiten Weltkrieg als Jagdflugzeug/Bomber für die deutsche Luftwaffe diente.
Dieses Flugzeug war Teil einer langen Reihe von Versuchsflugzeugen, die von Nazi-Deutschland hergestellt wurden, und war auch das erste Flugzeug, das eine Technologie enthielt, die die Erkennung auf dem Radar erschwerte – auch bekannt als. Stealth-Technologie. Ob dies jedoch beabsichtigt oder eine unbeabsichtigte Konsequenz des Designs war, bleibt Gegenstand von Spekulationen.
Nach dem Zweiten Weltkrieg inspirierte dieses Flugzeug mehrere Generationen von Versuchsflugzeugen. Die bemerkenswertesten von ihnen sind der YB-49-Langstreckenbomber, der A-12 Avenger II, der B-2 Stealth-Bomber (auch bekannt als Spirit) und eine Vielzahl von Deltaflügel-Flugzeugen wie der kanadische Avro -105, auch bekannt als Avro-Pfeil.
Kürzliche Entwicklungen:
Neuere Beispiele für Flugzeuge, die das fliegende Flügeldesign enthalten, umfassen die X-47B, ein Demonstrations-Unmanned Combat Air Vehicle (UCAV), das derzeit von Northrop Grumman entwickelt wird. Die X-47B wurde für trägergestützte Operationen entwickelt und ist das Ergebnis der Zusammenarbeit zwischen der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) und dem Unmanned Combat Air System Demonstration (UCAS-D)-Programm der US Navy.
Die X-47B flog zum ersten Mal im Jahr 2011, und ab 2015 führten ihre beiden aktiven Demonstratoren erfolgreich eine Reihe von Landebahnen und trägergestützten Landungen durch.Schließlich hofft Northrop Grumman, den Prototyp X-47B zu einem kampfbereiten Flugzeug namens Unmanned Carrier-Launched Airborne Surveillance and Strike (UCLASS) zu entwickeln, das voraussichtlich in den 2020er Jahren in Dienst gestellt wird.
Eine weitere Interpretation des Konzepts ist der bidirektionale Nurflügler. Diese Art der Konstruktion besteht aus einem Langspann-, Niedriggeschwindigkeits-Flügel und einem Kurzspann-Hochgeschwindigkeits-Flügel, die in einer einzigen Zelle in Form eines unebenen Kreuzes verbunden sind. Das vorgeschlagene Fahrzeug würde mit dem langsamen Flügel über dem Luftstrom starten und landen und dann eine Vierteldrehung drehen, so dass der Hochgeschwindigkeitsflügel für die Überschallfahrt dem Luftstrom zugewandt ist.
Das Design soll einen geringen Wellenwiderstand, eine hohe Unterschalleffizienz und wenig oder keinen Überschallknall aufweisen. Die Niedriggeschwindigkeitsflügel haben wahrscheinlich ein dickes, abgerundetes Profil, das die Nutzlast aufnehmen kann, und eine große Spannweite für hohe Effizienz, während die Hochgeschwindigkeitsflügel ein dünnes, scharfkantiges Profil und eine kürzere Spannweite für geringen Luftwiderstand bei Überschallgeschwindigkeit haben .
Im Jahr 2012 hat die NASA angekündigt dass es dabei war, die Entwicklung eines solchen Konzepts zu finanzieren, das als Supersonic Bi-Directional Flying Wing (SBiDir-FW) bekannt ist. Dies geschah in Form der Vergabe eines Stipendiums von 100.000 US-Dollar an eine Forschungsgruppe der University of Miami (unter der Leitung von Professor Gecheng Zha), die bereits an einem solchen Flugzeug arbeitete.
Seit die Gebrüder Wright vor über einem Jahrhundert zum ersten Mal in einem Flugzeug aus Leinwand und Holz in die Luft stiegen, haben Luftfahrtingenieure lange und intensiv darüber nachgedacht, wie wir die Flugwissenschaft verbessern können. Hin und wieder gibt es diejenigen, die versuchen, „das Rad neu zu erfinden“, das alte Paradigma zu verwerfen und etwas wirklich Revolutionäres zu produzieren.
Wir haben viele Artikel über das Flying Wing for Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über die Erprobung des Prototyps des Blended-Wing-Flugzeugs , und hier sind einige Jet-Bilder.
Weitere Informationen zu den Flugzeugprogrammen der NASA finden Sie unter Die Dryden-Fotosammlung der NASA , und hier ist ein Link zu verschiedenen Forschungsflugzeug der NASA.
Wir haben auch viele verwandte Episoden von Astronomy Cast aufgenommen. Hör zu, Folge 100: Raketen .
Quellen:
