Flugzeuge haben sich im Verlaufe des 20. Jahrhunderts zu einem wichtigen Verkehrs- und Transportmittel entwickelt. Trotzdem war und bleibt das Fliegen eines Flugzeuges eine relativ komplizierte Angelegenheit und erfordert insbesondere beim Starten und beim Landen viel Erfahrung. Moderne Elektronik in Verbindung mit den traditionellen Teilen eines Flugzeuges (Antrieb, Tragflächen, Höhenruder, Querruder, Seitenruder) ermöglicht heute ein relativ sicheres Fliegen von Flugzeugen mit mehreren hundert Passagieren.
Modernes Transportflugzeug: Mit ihm werden Teile des Airbus zwischen den verschiedenen Produktionsstätten transportiert.
Der Traum vom Fliegen ist uralt. Bereits die griechische Sage berichtet, dass DÄDALUS und sein Sohn IKARUS sich Flügel aus Vogelfedern bauten und damit flogen.
Im 11. Jahrhundert soll ein englischer Mönch einen Flugversuch vom Turm eines Klosters unternommen haben, der jedoch misslang.
Im 15. Jahrhundert beschäftigte sich der geniale Maler, Mathematiker und Techniker LEONARDO DA VINCI (1452-1519) eingehend mit dem Fliegen. Er studierte insbesondere den Flug der Vögel und entwarf Zeichnungen von künstlichen Flügeln (Bild 2), aber auch von Drehflüglern und Fallschirmen. Die Ideen von LEONARDO gerieten zunächst in Vergessenheit, der Traum vom Fliegen aber blieb.
Immer wieder unternahmen Menschen Flugversuche, die jedoch alle misslangen. So führte 1811 in Ulm der Schneidermeister ALBRECHT LUDWIG BERBLINGER einen Flugversuch durch, der aber kläglich scheiterte. Er hatte versucht, mit selbst gebauten Flügeln von einem eigens errichteten Holzgerüst im Gleitflug über die Donau zu schweben. Der Flug endete aber in der Donau. Bekannt geworden ist das als der Flug des "Schneiders von Ulm".
Zeichnung eines Schlagflügels von LEONARDO DA VINCI
Einen wesentlichen Schritt zur Entwicklung der Luftfahrt vollbrachten die Brüder GUSTAV und OTTO LILIENTHAL. Sie untersuchten insbesondere den Gleitflug mit Tragflügeln und verglichen ihre Erkenntnisse immer wieder mit dem Gleitflug von großen Vögeln.
1891 führte OTTO LILIENTHAL (1848-1896) erstmals erfolgreich Gleitflüge in Derwitz bei Werder an der Havel aus. 1896 verunglückte dieser Flugpionier bei einem seiner Flugversuche in der Nähe von Stölln tödlich. Heute befindet sich in diesem Ort ein kleines Lilienthal-Museum.
OTTO LILIENTHAL mit seinem Gleitflugapparat um 1895
Bald begannen auch Versuche mit motorgetriebenen Flugapparaten. 1903 hob erstmals in den USA ein propellerbetriebenes Flugzeug vom Boden ab. Konstrukteure dieses Flugzeuges und auch die Piloten waren die Gebrüder WRIGHT.
Sehr schnell setzte eine stürmische Entwicklung ein. Nachfolgend sind einige wenige wichtige Schritte dieser Entwicklung genannt:
Motorflugzeug der Gebrüder WRIGHT
Modell einer Ju-52. Die Ju-52 wird auch heute noch für Touristenflüge über Berlin und seiner Umgebung genutzt.
Ein Flugzeug ist wesentlich schwerer als Luft. Wenn es fliegen soll, müssen neben der Gewichtskraft weitere Kräfte wirken:
Kräfte bei einem Flugzeug, das mit konstanter Geschwindigkeit horizontal fliegt: Nach unten wirkt die Gewichtskraft, nach oben die Auftriebskraft, nach vorn die Antriebskraft und nach hinten die Luftwiderstandskraft.
In Bild 6 sind die Kräfte dargestellt, die beim horizontalen, gleichförmigen Flug wirken: Das Flugzeug befindet sich dann im Kräftegleichgewicht.
In vertikaler Richtung wirken die Gewichtskraft nach unten und die Auftriebskraft nach oben. Beide Kräfte sind gleich groß.
In horizontaler Richtung wirken die Antriebskraft in Flugrichtung und die Luftwiderstandskraft entgegen dieser Richtung. Auch diese beiden Kräfte sind unter der oben genanten Bedingung (horizontaler Flug mit konstanter Geschwindigkeit) gleich groß.
Zum Starten des Flugzeuges ist eine hinreichend große Auftriebskraft erforderlich. Die Auftriebskraft kommt durch den dynamischen Auftrieb zustande, der vor allem durch die Tragflächen wirksam wird. Bei einer Relativbewegung zwischen Luft und Tragflächen kommt es zu einem erhöhten Druck unterhalb und zu einer Verringerung des Druckes oberhalb der Tragflächen. Es wirkt insgesamt eine Auftriebskraft nach oben. Der Betrag dieser Auftriebskraft ist umso größer, je größer die Relativgeschwindigkeit zwischen Luft und Flugzeug ist. Er ist auch abhängig von der Größe und der Form von Tragflächen. Flugzeuge starten in der Regel mit ausgefahrenen Tragflächen gegen den Wind, um den erforderlichen Auftrieb zu erreichen. Die Mindestgeschwindigkeit beim Abheben von der Rollbahn beträgt z. B. bei einem voll beladenen Jumbo-Jet vom Typ Boeing 747 etwa 310 km/h.
Nach Erreichen der gewünschten Flughöhe muss die Auftriebskraft genauso groß sein wie die Gewichtskraft. Die Geschwindigkeit des Flugzeuges ist wesentlich größer als in der Startphase. Deshalb können der Anstellwinkel der Tragflächen und auch ihre Fläche verkleinert werden. Das führt zugleich auch zu einer Verkleinerung des Luftwiderstandes.
Um Flugrichtung und Flughöhe zu ändern, nutzt man verschiedene Ruder, eine Bezeichnung, die aus der Anfangszeit der Luftfahrt stammt, in der man viele Begriffe aus der Seefahrt übernahm. Das Grundprinzip dieser Ruder besteht darin, dass durch Änderung ihrer Stellung die Luftströmung so verändert wird, dass zusätzliche Kräfte auftreten, die eine Richtungsänderung bewirken.
Mit dem Seitenruder (Bild 7) kann das Flugzeug um eine vertikale Achse gedreht werden (nach links und rechts). Das Querruder ermöglicht die Lageänderung um die Flugzeuglängsachse. Mit dem Höhenruder kann das Flugzeug nach oben oder unten gesteuert werden.
Funktion der verschiedenen Ruder bei einem Flugzeug
Zum Landen wird die Reisegeschwindigkeit des Flugzeuges verkleinert. Aufgrund des dann geringeren Auftriebs verringert sich die Höhe des Flugzeuges. Um ein langsames Absinken und einen hinreichenden Auftrieb auch bei kleinerer Geschwindigkeit zu erreichen, werden die Tragflächen durch Ausfahren von Teilen vergrößert.
Nach dem Aufsetzen auf der Landebahn muss das Flugzeug stark abgebremst werden. Dabei werden drei Möglichkeiten, teilweise in Kombination miteinander, genutzt:
Die Veränderung der Form und der Größe einer Tragfläche beim Landen erfolgt durch Ausfahren von Teilen (Landeklappen).
Stand: 2010
Dieser Text befindet sich in redaktioneller Bearbeitung.
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