Aeroplane. A power-driven heavier-than-air aircraft, deriving its lift in flight chiefly from aerodynamic reactions on surfaces which remain fixed under given conditions of flight.
Im rechtlichen Sprachgebrauch ist einFlugzeug einmotorgetriebenes Luftfahrzeug, schwerer als (die von ihm verdrängte) Luft, das seinen Auftrieb durch Tragflächen erhält, die bei gleichbleibenden Flugbedingungen unverändert bleiben, allgemeinsprachlichMotorflugzeug genannt. Wenn in einem Gesetzestext also vonFlugzeugen die Rede ist, dann sind immer nur Motorflugzeuge gemeint, nicht aberSegelflugzeuge,Motorsegler undUltraleichtflugzeuge. Letztere sind inDeutschland eine Unterklasse derLuftsportgeräte.
Manche Autoren verwenden eine weiter gefasste Definition, nach der auch dieDrehflügler eine Untergruppe der Flugzeuge darstellen. Die eigentlichen Flugzeuge werden dann zur besseren Abgrenzung alsStarrflügler,Starrflügelflugzeug oderFlächenflugzeug bezeichnet.[3][4] Diese Einordnung widerspricht aber sowohl der rechtlichen Definition als auch dem allgemeinen Sprachgebrauch und kann damit als veraltet betrachtet werden.[5]
Die in diesem Artikel verwendete Definition richtet sich nach der umgangssprachlichen Bedeutung des BegriffesFlugzeug, die sämtliche Luftfahrzeuge umfasst, die einen Rumpf mit festen Tragflächen besitzen.[6][7]
Fairey Rotodyne: Ein Kombinationsflugschrauber mit TragflächenRaumgleiter wie dasSpace Shuttle starten wie Raketen und landen wie FlugzeugeDasVTOL UAVHummingbird fliegt durch Flügelschlag
Bei Flugzeugen wird derAuftrieb – bei der Vorwärtsbewegung des Luftfahrzeugs – durch die Umlenkung der notwendigen Luftströmung an denTragflächen (mit geeignetemProfil undAnstellwinkel) erzeugt. Durch die Umlenkung wird der Luft ein senkrecht nach unten gerichteter Impuls übertragen. Nach dem erstenNewtonschen Gesetz erfordert diese Richtungsänderung der Strömung nach unten eine stetig wirkende Kraft. Nach dem dritten Newtonschen Gesetz (Actio und reactio) wirkt dabei eine gleiche und entgegengesetzte Kraft, der Auftrieb, auf die Tragfläche.[8]
Neben der starren Verbindung von Tragfläche und Flugzeugrumpf gibt es mitWandel- undSchwenkflügelflugzeugen auch einige Flugzeugtypen, bei denen die Tragflächen flexibel am Flugzeugrumpf fixiert sind. Damit können bei diesen Typen Einsatzanforderungen realisiert werden, die mit einer starren Tragfläche nicht möglich sind. Im weiteren Sinn benutzen das Starrflügelprinzip auch Luftfahrzeuge mit vollkommen flexiblen Tragflächen, wieGleit- undMotorschirme, sowie mit zerlegbaren Tragflächen wie beiHängegleitern.
Bodeneffektfahrzeuge fliegen mit Hilfe von Tragflächen knapp über der Erdoberfläche und ähneln damit tief fliegenden Flugzeugen. Sie sind jedoch in der Regel nicht in der Lage, über den Einflussbereich des Bodeneffektes hinaus zu steigen, und gelten daher – ähnlich wieLuftkissenfahrzeuge – nicht als Luftfahrzeuge.
BeiDrehflüglern (Hubschrauber,Helikopter) sind die Tragflächen in Form eines horizontalenRotors aufgebaut. Die Luftströmung über den Rotorblättern ergibt sich aus der Kombination der Drehbewegung des Rotors und der anströmenden Luft aus Eigenbewegung und Wind.
Anders als das Flugzeug fliegt dieRakete mit einemRaketentriebwerk (Rückstoßantrieb) durch Ausstoßen mitgeführterStützmasse unabhängig von einer Luftströmung, auch wenn sie für Flugphasen in derAtmosphäre aerodynamische Steuerflächen haben kann. Diese dienen aber nicht dem Auftrieb, sondern nur der Stabilisierung und Steuerung. Ein Sonderfall ist derRaumgleiter, der meist mit einerTrägerrakete startet und imaerodynamischen Flug landet. Er kann als Flugzeug angesehen werden.
EinRotorflugzeug besitzt als TragorganeFlettner-Rotoren, die denMagnus-Effekt nutzen. Rotorflugzeuge sind selbst im Modellbau nur selten anzutreffen und haben bisher keine praktische Bedeutung. Sie dürfen nicht mit Drehflüglern verwechselt werden.
BeiOrnithoptern, auchSchwingenflugzeug genannt, bewegen sich die Tragflächen wie Vogelflügel auf und ab, um Auftrieb und Vortrieb zu erzeugen. Sie werden daher teils auchFlatterflügel genannt. Besonders in der Frühzeit derLuftfahrt wurde versucht, Schwingenflugzeuge nach dem Vorbild der Natur zu bauen. Es ist nicht bekannt, dass personentragende Flugzeuge dieses Typs bisher geflogen sind, es gibt aber funktionsfähige, ferngesteuerteModell-Ornithopter undKleinstdrohnen, so z. B. dasDelFly der TUDelft.
Das Flugwerk besteht aus dem Rumpfwerk, demTragwerk, demLeitwerk, demSteuerwerk und demFahrwerk bei Landflugzeugen bzw. denAuftriebskörpern (Schwimmern) beiWasserflugzeugen. BeiSenkrechtstartern und Segelflugzeugen älterer Bauart kann anstelle von Fahrwerk oder Schwimmern ein Kufenlandegestell vorhanden sein. In vielen, meist älteren Veröffentlichungen wird statt Flugwerk der BegriffFlugzeugzelle oder einfach Zelle verwendet.[9]
DerFlugzeugrumpf ist das zentrale Konstruktionselement der meisten Flugzeuge. An ihm ist das Tragwerk angebracht, er beherbergt neben den Piloten auch einen Großteil der Betriebsausrüstung. Bei einem Passagierflugzeug nimmt der Rumpf die Passagiere auf. Oft ist auch das Fahrwerk ganz oder teilweise am Rumpf. Die Triebwerke können in den Rumpf integriert werden. BeiFlugbooten bildet der Rumpf den Haupt-Auftriebskörper.
Man unterscheidet verschiedene Rumpfformen. Heute sind runde Rumpfquerschnitte die Regel, wenn die Maschine eineDruckkabine besitzt. Frachtmaschinen besitzen oft einen rechteckigen Rumpfquerschnitt, um das Beladevolumen zu optimieren. Die meisten Flugzeuge besitzen nur einen Rumpf, daneben gibt es auch Maschinen mit Doppelrumpf undNurflügelflugzeuge.
DasLeitwerk besteht aus dem Höhenleitwerk mit den Höhenrudern und den zugehörigen Trimmrudern, dem Seitenleitwerk mit dem Seitenruder und dem Trimmruder dafür und den Querrudern. Zudem ist die Hauptaufgabe des Leitwerks, die gegebene Fluglage und Richtung zu stabilisieren, ferner die Steuerung um alle drei Achsen des Flugzeuges.
DasSteuerwerk oder die Steuerung besteht beim Starrflügelflugzeug aus demSteuerknüppel oder der Steuersäule mitSteuerhorn oder Handrad und den Seitensteuerpedalen, mit denen die Steuerbefehle gegeben werden. Für die Übertragung der Steuerkräfte bzw. -signale können Gestänge, Seilzüge, Hydraulik, elektrische (Fly-by-wire) oder optische (Fly-by-light) Signale eingesetzt werden. Die Steuersäule wird bei einigen modernen Flugzeugen durch denSidestick ersetzt.
Das Fahrwerk ermöglicht einem Flugzeug, sich am Boden zu bewegen, die erforderliche Abhebegeschwindigkeit zu erreichen, die Landestöße zu absorbieren und Stöße z. B. durch Bodenwellen zu dämpfen.
Fahrwerke werden eingeteilt in starre, halbstarre und Einziehfahrwerke. Ein starres Fahrwerk behält auch während des Fluges unverändert seine Position bei; das halbstarre Fahrwerk wird teilweise eingezogen (z. B. nur das Bugfahrwerk). Ein Einziehfahrwerk kann nach dem Start eingezogen und gegebenenfalls durch Fahrwerksklappen abgedeckt werden und muss vor der Landung wieder ausgefahren werden. Flugzeuge mit hoher Endgeschwindigkeit haben stets Einziehfahrwerke.
Fahrwerke können auch eingeteilt werden gemäß ihrer Anordnung. Weitverbreitete Fahrwerksform ist das „Bugradfahrwerk“, bei dem ein oder mehrere kleine Räder am Flugzeugvorderteil angebracht sind und das Hauptfahrwerk hinter dem Flugzeugschwerpunkt liegt. Dies ermöglicht während des Rollens am Boden gute Sicht für den Piloten im Vergleich zum ehemals weit verbreiteten Heck- oderSpornfahrwerk mit einem kleinen Rad oder einem Schleifsporn am Heck; es kommt heute nur noch selten zum Einsatz. Eine Besonderheit ist das Tandemfahrwerk, bei dem die Fahrwerksteile vorne und hinten am Rumpf gleich groß sind und sich die Hauptlast teilen, das Flugzeug wird seitwärts durch Stützräder am Tragwerk stabilisiert.
Außerhalb der Kampffliegerei sind die Strahltriebwerke aus Wartungsgründen mittlerweile nicht mehr in Tragfläche oder Rumpf integriert, eine Ausnahme bildet dieNimrod MRA4.
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 vonFluglage, Flug- und Triebwerkszustand, zurNavigation, zurKommunikation, aus Versorgungssystemen, Warnsystemen, Sicherheitsausrüstung und gegebenenfalls Sonderausrüstung. Der elektronische Teil der Betriebsausrüstung wird auchAvionik 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.
Werkstoffe für Flugzeuge sollten eine möglichst großeFestigkeit (s. a.Spezifische Festigkeit) gegenüberstatischen und dynamischen Beanspruchungen besitzen, damit das Gewicht des Flugzeuges möglichst klein gehalten werden kann. Grundsätzlich eignen sich insbesondereStähle,Leichtmetalllegierungen,Holz,Gewebe undKunststoffe für den Flugzeugbau. Während Holz bis zu mittleren Größen sinnvoll angewendet worden ist, wird heute im Flugzeugbau allgemein die Ganzmetall- und Gemischtbauweise bevorzugt,[10] bei der verschiedene Materialien so kombiniert werden, dass sich ihre jeweiligen Vorteile optimal ergänzen.
Strukturen an Flugzeugen lassen sich durch verschiedene Konstruktions- und Bauweisen realisieren. Häufige Konstruktionsweisen sindFachwerke,Schalen- undHalbschalenkonstruktionen; die Bauweisen werden in Holzbauweise, Gemischtbauweise, Metallbauweise undFVK-Bauweise unterschieden.
Innenansicht des in Holzbauweise gefertigten Fachwerk-Rumpfes einerFisher FP-202
Bei derHolzbauweise wird für den Rumpf ein Gerüst aus hölzernenLängsgurten undSpanten geleimt, das anschließend mit dünnem Sperrholz beplankt wird. Die Tragfläche besteht aus einem oder zweiHolmen, an die im rechten Winkel vorne und hinten die sog.Rippen angeleimt sind. Die Rippen geben der Tragfläche die richtige Form. Vor dem Holm ist die Tragfläche mit dünnem Sperrholz beplankt, diese Beplankung wirdTorsionsnase genannt. Sie verhindert, dass sich die Tragfläche beim Flug parallel zum Holm verdreht. Hinter dem Holm ist die Tragfläche mit einem Stoff aus Baumwolle oder speziellem Kunststoff bespannt. Dieser Stoff wird auf dem Holm oder der Torsionsnase und an der Endleiste, die die Rippen an der Tragflächenhinterkante verbindet, festgeklebt und mit Spannlack bestrichen. Spannlack zieht sich beim Trocknen zusammen und sorgt so dafür, dass die Bespannung straff ist. Bei Motorflugzeugen muss der Stoff zusätzlich noch an den Rippen festgenäht werden. Modernere Bespannstoffe aus Kunststoff ziehen sich beim Erwärmen zusammen, sie werden zum Spannen gebügelt. In die oberen Spannlackschichten wird bei Motorflugzeugen Aluminiumpulver als UV-Schutz eingemischt. Beispiele für solche Flugzeuge sind z. B. dieSchleicher Ka 2 oder dieMesserschmitt M17. Die reine Holzbauweise ist inzwischen veraltet.
Halbschalenkonstruktion in Metallbauweise: Rohbau einerBushcaddy R-80
DieMetallbauweise ist bei Motorflugzeugen die gängigste Bauweise. Der Rumpf besteht aus einem verschweißten oder vernieteten Metallgerüst, das außen mit Blech beplankt ist. Die Tragflächen bestehen aus einem, bei großen Flugzeugen auch mehreren, Holmen, an die die Rippen angenietet oder angeschraubt sind. Die Beplankung besteht wie beim Rumpf aus dünnem Blech. Eines der bekanntesten Motorflugzeuge in Metallbauweise ist dieCessna 172, aber es gibt auch Segelflugzeuge aus Metall, wie denLET L-13 Blaník.
Der Rumpf einerPiper PA-18 (Gemischtbauweise: Metallfachwerk und Bespannung) hier ohne Bespannung während einer Grundüberholung
DieGemischtbauweise ist eine Mischung aus Holz- und Metallbauweise. Üblicherweise besteht hierbei der Rumpf aus einem geschweißten Metallgerüst, das mit Stoff bespannt ist, während die Tragflächen wie in der Holzbauweise gebaut sind. Es gibt allerdings auch Flugzeuge, deren Tragflächen ebenfalls aus einem bespannten Metallgerüst bestehen. Der Grundaufbau aus Holmen und Rippen unterscheidet sich aber nur durch die verwendeten Materialien von der Holzbauweise. DieSchleicher K 8 ist ein Flugzeug mit einem Rumpf aus Metallgerüst und hölzernen Tragflächen, bei derPiper PA-18 bestehen die Tragflächen aus einem Aluminiumgerüst.
EinQuerruder einer Schleicher ASK 21. Das FVK ist angeschliffen, die einzelnen Glasfaser-Gewebelagen sind gut erkennbar.
Die Metallbauweise wird seit einigen Jahren zunehmend durch dieFaser-Verbund-Kunststoff-Bauweise (kurz: FVK-Bauweise) verdrängt. Das Flugzeug besteht aus Matten, meistens Gewebe aus Glas-, Aramid- oder Kohlenstofffasern, die in Formen gelegt, mit Kunstharz getränkt und anschließend durch Erhitzen ausgehärtet werden. An den Stellen des Flugzeuges, die viel Energie aufnehmen müssen, wird zusätzlich ein Stützstoff, entweder Hartschaumstoff oder eine Wabenstruktur eingeklebt. Auch hier wird nicht auf Spanten im Rumpf und Holme in den Tragflächen verzichtet. Die FVK-Bauweise wurde zuerst im Segelflug angewendet, das erste Flugzeug dieser Bauweise war dieFS 24, der Prototyp wurde 1953 bis 1957 von derAkaflieg Stuttgart gebaut. Inzwischen gehen aber auch Hersteller von Motorflugzeugen auf die FVK-Bauweise über, z. B.Diamond Aircraft oderCirrus Design Corporation. Beispiele für die FVK-Bauweise sind derSchempp-Hirth Ventus oder dieDiamond DA 40. Vor allem im Großflugzeugbau werden zurzeit auch Kombinationen aus Metallbauweise und FVK-Bauweise hergestellt. Ein populäres Beispiel ist derAirbus A380.
Flugzeuge unterliegen während ihrer gesamten Lebensdauer verpflichtenden Wartungsanforderungen durch zertifizierte Betriebe. Diese sind in A-, B-, C- und D-Check eingeteilt, letzterer erfolgt nach ca. sechs bis zehn Jahren oder mehreren 10.000 Flugstunden. Dabei wird das gesamte Flugzeug generalüberholt. Die Wartungsintervalle der Turbinen liegen bei 20.000 Flugstunden.
Flugzeuge unterliegen, im Gegensatz zu bestimmten Einzelkomponenten wieFahrwerken, grundsätzlich keiner maximalen Betriebsdauer. Verkehrsflugzeughersteller setzen bei der Konstruktion für ihre Maschinen nur eine Zielgröße für die Lebensdauer fest, beiBoeingMinimum Design Service Objective, beiAirbusDesign Service Goal (DSG) genannt. Diese Zielgrößen orientieren sich an der typischen Nutzung innerhalb von 20 Jahren. Die meisten Typen sind für etwa 50.000–60.000 Flugstunden konstruiert; die Zahl der möglichen Flüge schwankt zwischen 20.000 bei Langstreckenmaschinen, z. B.Boeing 747, und 75.000 bei Kurzstreckenmaschinen, z. B.Boeing 737.[11] Diese Mindestzielgrößen werden insbesondere hinsichtlich des Alters und der Flugstunden in großer Zahl überschritten.[11] Airbus bietet, noch bevor die erste Maschine die Grenze des DSG erreicht, eine erweiterte GrenzeEnhanced Service Goal (ESG) in Verbindung mit bestimmten Wartungsanforderungen an.[12] Seit dem Jahr 1988 stieg durch den Vorfall beiAloha-Airlines-Flug 243 das Thema ausgedehnte Rissbildung (Widespread Fatigue Damage, WFD) bei älteren Flugzeugen in der Aufmerksamkeit von Behörden und Herstellern. DieFederal Aviation Administration verlangt bei Flugzeugen mit einem Höchstabfluggewicht von 75.000Pfund (34 t) seit dem Jahr 2011 mit Beginn ab 2013–2017 (je nach Alter des Flugzeugtyps) von den Herstellern die Angabe vonLimits of Validity (LOV, Grenzen der Gültigkeit), bei deren Überschreitung die Flugzeuge nicht weiter betrieben werden dürfen. Diese Obergrenzen liegen deutlich oberhalb der Mindestzielgrößen mit 30.000–110.000 Flügen oder 65.000–160.000 Flugstunden[12][13][14] Boeing schätzt, dass bei Inkrafttreten für die ältesten Flugzeuge im Juli 2013 nur 25 Boeing-Maschinen weltweit oberhalb der neuen LOV liegen.[13] Militärflugzeuge werden für eine Einsatzzeit von ca. 15 Jahren konzipiert, jedoch nur für 5.000–8.000 Flugstunden.
Auf dem Rollfeld legt eine Verkehrsmaschine im Mittel 5 km pro Flug zurück. Daraus ergibt sich innerhalb der Lebensdauer eine Kilometerleistung am Boden von mehr als 250.000 km.
Die Größe derdynamischen Auftriebskraft an einer Tragfläche (mit ihrem gegebenenProfil) wird von den GrößenAnstellwinkel (dem Winkel zwischen der anströmenden Luft und derFlügelebene), der Profilform, der Tragflächengröße, der Dichte der Luft und ihrer Strömungsgeschwindigkeit bestimmt. Durch Erhöhung des Anstellwinkels bei konstanter Fluggeschwindigkeit steigt der Auftrieb proportional; dies trifft bei der Besonderheit desÜberschallfluges nicht zu. BeiLifting-Body-Flugzeugen ist der Rumpf aerodynamisch so geformt, dass er einen großen Anteil des Auftriebs liefert.
Im Geradeausflug ist die Auftriebskraft gleich der Gewichtskraft (Gleichgewicht); beiFlugmanövern wie Start und Steigflug ist sie größer, beim Sinkflug geringer als die Gewichtskraft.
Zusammenhang zwischen Auftrieb, Vortrieb und Luftwiderstand
Um sich vorwärts zu bewegen, muss das LuftfahrzeugVortrieb erzeugen, um den Widerstand zu überwinden, der die freie Vorwärtsbewegung hemmt. Der Luftwiderstand eines Luftfahrzeuges ist abhängig
vom Formwiderstand, auchparasitärer Widerstand genannt, bedingt durch die Reibung der Luft am Körper des Luftfahrzeuges,
vom Auftrieb. Der vom Auftrieb abhängige, „induzierte“ Teil des Luftwiderstands wirdinduzierter Widerstand genannt.
Während sich dieparasitäre Widerstandsleistung mit zunehmender Fluggeschwindigkeit in dritter Potenz der Geschwindigkeit vergrößert, verringert sich dieinduzierte Widerstandsleistung umgekehrt proportional. Der resultierende Gesamtwiderstand führt während des Fluges zu einem Energieverlust, der durch Energiezufuhr (Treibstoff, Sonnen- oder Windenergie) ausgeglichen werden muss, um den Flug fortzusetzen. Ist die zugeführte Energie größer als der Verlust durch den Gesamtwiderstand, wird das Luftfahrzeug beschleunigt. Diese Beschleunigung kann auch in Höhengewinn umgesetzt werden (Energieerhaltungssatz).
Maßgeblich für die aerodynamische Qualität eines Luftfahrzeugs ist sowohl ein günstigerStrömungswiderstandsbeiwert (-Wert) als auch das Verhältnis vom Widerstandsbeiwert zum Auftriebsbeiwert, dieGleitzahl.
Den Zusammenhang zwischen dem Widerstandsbeiwert und dem Auftriebsbeiwert eines bestimmten Tragflächenprofils und damit dessen aerodynamische Charakteristik nennt man dieProfilpolare, dargestellt im Polardiagramm nachOtto Lilienthal.
Daraus ergibt sich die Auftriebsformel
sowie die Widerstandsformel
wobei und für die Beiwerte von Auftrieb und Widerstand, fürStaudruck (abhängig von Geschwindigkeit und Luftdichte) und für dieBezugsfläche steht.
Man kann zwischen folgenden Ausdrücken für Geschwindigkeiten unterscheiden:[15]
Angezeigte Geschwindigkeit (engl.indicated air speed, IAS)
Kalibrierte Geschwindigkeit (engl.calibrated air speed, CAS), ist die um den Instrumentenfehler korrigierte IAS.
Äquivalenzgeschwindigkeit (engl.equivalent air speed, EAS), ist die um die Kompressibilität korrigierte CAS.
Wahre Geschwindigkeit (engl.true air speed, TAS), ist die um die Luftdichte in größerer Flughöhe korrigierte EAS.
Geschwindigkeit über Grund (engl.ground speed, GS), ist die um den Wind korrigierte TAS.
Mach-Zahl (engl.mach number, MN), ist eine EAS, ausgedrückt durch ein Vielfaches der Schallgeschwindigkeit.
Der Flugzeugführer bekommt über seinenFahrtmesser die Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft angezeigt. Diese wird aus statischem und dynamischem Druck amStaurohr des Fahrtmessers ermittelt. Diese angezeigte Geschwindigkeit (indicated air speed, abgekürzt IAS) ist von der Luftdichte und somit der Flughöhe abhängig. Die IAS ist maßgeblich für dendynamischen Auftrieb. Sie hat daher die größte Bedeutung für die Piloten. In modernenCockpits wird die IAS rechnerisch um den Instrumentenfehler korrigiert und als CAS angezeigt.
Der mögliche Geschwindigkeitsbereich eines Flugzeugs in Abhängigkeit von der Flughöhe wird durch dieFlugenveloppe dargestellt. Die untere Grenze wird dabei von der Überziehgeschwindigkeit, die obere Grenze vom Erreichen der Festigkeitsgrenzen dargestellt.Bei Flugzeugen, die bedingt durch die hohe Leistung ihres Antriebs den Bereich der Schallgeschwindigkeit erreichen können, die aber nicht für Überschallflüge konstruiert sind, liegt sie in einem gewissen Abstand unterhalb der Schallgeschwindigkeit.
Wie schnell ein Flugzeug bezogen auf die Schallgeschwindigkeit fliegt, wird durch dieMach-Zahl dargestellt. Benannt nach dem österreichischen Physiker und PhilosophenErnst Mach, wird die Mach-Zahl 1 der Schallgeschwindigkeit gleichgesetzt. Moderne Verkehrsflugzeuge mit Strahltriebwerk sind i. A. optimiert für Geschwindigkeiten (IAS) von Mach 0,74 bis 0,90.
Damit die Tragfläche ausreichend Auftrieb erzeugt, wird mindestens dieMinimalgeschwindigkeit benötigt. Sie wird auch alsÜberziehgeschwindigkeit bezeichnet, weil bei ihrem Unterschreiten einStrömungsabriss (engl.stall) erfolgt und der Widerstand stark ansteigt, während der Auftrieb zusammenbricht. Die Überziehgeschwindigkeit verringert sich, wenn Hochauftriebshilfen (wieLandeklappen) ausgefahren sind.
Beim Drehflügler ist die Fluggeschwindigkeit durch dieAerodynamik derRotorblätter begrenzt: Einerseits können die Blattspitzen den Überschallbereich erreichen, andererseits kann es beim Rücklauf zum Strömungsabriss kommen.
Die bezogen auf die Masse des Drehflüglers zu installierende Antriebsleistung steigt außerdem überproportional zur möglichen Maximalgeschwindigkeit.
Flugzeuge starten und landen vorteilhafterweise gegen den Wind. Dadurch wird die zum Auftrieb beitragende angezeigte Geschwindigkeit größer als die Geschwindigkeit über Grund, mit der Folge, dass wesentlich kürzere Start- und Landestrecken gebraucht werden als bei Rückenwind.
Zur Erzeugung des Vortriebs gibt es verschiedene Möglichkeiten, je nachdem, ob und welche Mittel mit welchem Krafterzeugungs- und -übertragungsprinzip eingesetzt werden sollen:
ohne Eigenantrieb BeiSegelflugzeugen,Hängegleitern undGleitschirmen ist der Vortrieb auch ohne Eigenantrieb gewährleistet, da vorhandene Höhe verlustarm in Geschwindigkeit umgewandelt werden kann. Der Höhengewinn selbst erfolgt durchWindenschlepp,Schleppflugzeuge oderAufwinde (z. B. Thermik oder Hang- und Wellenaufwinde), oder durch erhöhte Startposition.
Propeller in Verbindung mit Muskelkraft
DasZaschka Muskelkraft-Flugzeug konnte 1934 in Berlin-Tempelhof ohne fremde Starthilfe Schwebeflüge von 20 Meter Länge erreichen.DerGossamer Albatross ist ein von Muskelkraft angetriebenes Flugzeug. Mit ihm wurde 1979 derÄrmelkanal überquert.
Eine extreme Form des Propellerantriebs stellenMuskelkraft-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 Kolbenmotoren Propeller in Verbindung mitKolbenmotoren 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 spezielleFlugmotoren verwendet.
Turboprop Propellerturbinentriebwerke – kurz Turboprop – werden für Kurz- undRegionalverkehrsflugzeuge, 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 demtranssonischen Geschwindigkeitsbereich) oder auch für Geschwindigkeiten im Transschall- und Überschallbereich eingesetzt. Für Flüge im Bereich derÜberschallgeschwindigkeit besitzen Turbostrahltriebwerke zur Leistungserhöhung oft eineNachverbrennung.
Staustrahltriebwerk Staustrahltriebwerke erreichenHyperschallgeschwindigkeiten 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 dasPulsstrahltriebwerk der Vorgänger des Raketentriebwerks, damals fürMarschflugkörper. 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 derFairchild C-123) oder auch Feststoff- oder Dampfraketen (siehe auchBooster (Raketenantrieb)) eingesetzt.
Wandelflugzeuge, auch alsVerwandlungsflugzeuge oderVerwandlungshubschrauber 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 oderTiltrotor genannt (z. B.Bell-Boeing V-22). Zu den Wandelflugzeugen gehören auchKippflügel-, Schwenkrotor-, Einziehrotor- und Stopprotorflugzeuge. Die meisten nicht durch Strahltriebwerke angetriebenenSenkrechtstarter (VTOL-Flugzeuge) gehören zu den Wandelflugzeugen.
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 eingesetztenaerodynamischen Flugsteuerung mitSteuerflächen werden auchGewichtssteuerungen undSchubvektorsteuerungen verwendet. Zur Flugsteuerung gehören die Steuerelemente – z. B. Steuerflächen, bewegliche Massen, Steuerdüsen –, die Bedienorgane (z. B.Steuerknüppel undSeitenruderpedal) imCockpit und die Übertragungselemente für die Steuereingaben von den Bedienorganen zu den Steuerelementen.[16][17]
Zur Beschreibung der Steuerung werden Achsen benannt:Querachse (Nicken,englischpitch),Längsachse (Rollen,englischroll), undHochachse (Gieren,englischyaw). 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 dieEigenstabilität ersetzt.Siehe auch:Roll-Pitch-Yaw-Winkel
Die Steuerelemente der verschiedenen Steuerungssysteme sind
bei deraerodynamischen Flugsteuerung Ruder, Klappen, verwindbare Tragflächen und/oder Leitwerke, adaptive Profile die einen Teil der Anströmung zurSteuerung umlenken;
bei derGewichtssteuerung bewegliche Massen, z. B. der Körper des Piloten der relativ zum Flugzeug verlagert wird;
bei derSchubvektorsteuerung der Abgasstrahl eines Antriebs, der zur Steuerung gezielt gerichtet wird.
BeimSenkrechtstarter 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:
DieQuerruder am hinteren Ende der Tragflächen steuern – immer zugleich und entgegengesetzt – die Querlage des Flugzeugs, also die Drehung um die Längsachse, dasRollen.
DieHöhenruder am hinteren Ende des Flugzeugs regulieren die Längsneigung, auchNicken oderKippen genannt, indem der Anstellwinkel verändert wird.
DasSeitenruder – beim konventionellen Starrflügelflugzeug am hinteren Ende des Flugzeugs – dient der Seitensteuerung, auchWenden oderGieren genannt.
Trimmruder am Höhenruder dienen der Höhentrimmung. Größere Flugzeuge haben auch Trimmruder für Quer- und Seitenruder.
Störklappen (englischspoiler) 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 beimV-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 derAutopilot die Kontrolle der Trimmruder.
Die Hochauftriebshilfen werden beim Starten, im Steigflug und zumLandeanflug benutzt. An der Hinterkante der Tragflächen befinden sich die Hinterkantenauftriebshilfen oder Endklappen (flaps), die im Gegensatz zu den Rudern immer synchron an beiden Tragflächen verwendet werden. Größere Flugzeuge und STOL-Flugzeuge haben meist auch noch Nasenauftriebshilfen in Form vonVorflügeln (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 Tragflächenprofils 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 beimNurflügel-Flugzeug
Neben der konventionellen Anordnung der Steuerflächen existieren, wie vorher angedeutet, auch Sonderformen:
Bedienorgane sind diejenigen Hebel und Pedale, die im Cockpit vomPiloten betätigt werden können und zur Steuerung des Flugzeugs dienen.
Steuerknüppel, Steuerhorn oder Sidestick Steuerknüppel,Steuerhorn oderSidestick 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 dasSeitenruder und in der Regel am Boden auch dieBremsen. 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).
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 derkünstliche Horizont der Anzeige derFluglage in Bezug auf die Nickachse, also den Anstellwinkel des Flugzeugrumpfes, und bezüglich der Rollachse, der sogenannten Querlage (Banklage). DieHimmelsrichtung, in die das Flugzeug fliegt, zeigen der magnetischeKompass und derKurskreisel. 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. DerWendezeiger dient zur Anzeige der Drehrichtung und zur Messung der Drehgeschwindigkeit des Flugzeugs um die Hochachse (engl. rate of turn). Er enthält meistens eineKugellibelle, die anzeigt, wie koordiniert eine Kurve geflogen wird.
Für die Höhensteuerung sind mindestens zwei Instrumente wichtig: DieFlughöhe wird über denbarometrischenHöhenmesser dargestellt; die relative Änderung der Höhe, die sogenannte Steigrate bzw. Sinkrate, ausgedrückt als Höhenunterschied pro Zeitspanne, bekommt der Flugzeugführer über dasVariometer signalisiert. Zusätzlich wird bei größeren Flugzeugen im Landeanflug die absolute Höhe über Grund über denRadarhöhenmesser angezeigt.
Die ersten Flugzeuge warenExperimentalflugzeuge. 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 dieSportflugzeuge. Ein Sportflugzeug ist einLeichtflugzeug 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 alsVerkehrsflugzeug bezeichnet. Kleinere Passagierflugzeuge werden auch alsZubringerflugzeuge bezeichnet. Speziell für Geschäftsreisende entworfene kleine Passagierflugzeuge sind dieGeschäftsreiseflugzeuge, für die auch derengl. AusdruckBizjet verwendet wird, sofern sie durch Strahltriebwerke angetrieben werden.
EinFrachtflugzeug ist ein Flugzeug zum Transport von (kommerzieller) Fracht.Flugzeugsitze sind daher nur für die Mannschaft eingebaut, meist enthalten sie heute ein Transportsystem fürPaletten und Flugzeugcontainer.
Eine Unterkategorie des Frachtflugzeugs ist dasPostflugzeug. Frühe Postflugzeuge konnten auch dem Transport einzelner Personen dienen.
Für den Bereich der Land- und Forstwirtschaft werden spezielle Flugzeuge verwendet, dieDünger, bodenverbessernde Stoffe undPflanzenschutzmittel in Behältern mitführen können und über Sprühdüsen, Streuteller oder ähnliche Einrichtungen verbreiten können. Sie werden allgemein alsAgrarflugzeuge bezeichnet.
Feuerlöschflugzeuge, auch „Wasserbomber“ genannt, sind Flugzeuge, die Wasser und Löschadditive in ein- oder angebauten Tanks mitführen und überSchadfeuern abwerfen können.
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:
EinJagdflugzeug ist ein in erster Linie zur Bekämpfung anderer Flugzeuge eingesetztes Militärflugzeug. Heute spricht man eher vomKampfflugzeug, da die Flugzeuge dieser Kategorie keiner eindeutigen Aufgabe zugeordnet werden können. Sie werden für denLuftkampf, diemilitärische Aufklärung, dietaktische Bodenbekämpfung und/oder andere Aufgaben genutzt.
EinBomber ist ein militärisches Flugzeug, das dazu dient, Bodenziele mit Fliegerbomben, Luft-Boden-Raketen und Marschflugkörpern anzugreifen.
EinVerbindungsflugzeug ist ein kleines Militärflugzeug, mit dem in der RegelKommandeure 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.
EinAufklärungsflugzeug 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.
EinErdkampfflugzeug, auch Schlachtflugzeug 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, werdenGunship genannt. Drehflügelflugzeuge in der Rolle von Erdkampfflugzeugen werden alsKampfhubschrauber bezeichnet.
EinSchulflugzeug, auch Trainer genannt, 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 be- und entladbar 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.
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 auchDreidecker.
Doppelrumpfflugzeuge besitzen zwei Rümpfe, sie sind gewissermaßen dieKatamarane 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 dieBlohm & Voss BV 141 von 1938. Hier ist dieFlugzeugkanzel auf der Tragfläche, während der Propeller und Motor den Rumpf alleine besetzen. Die Tragflächen sind asymmetrisch ausgebildet.
AlsCanard 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 alsTandemflügel bezeichnet.
EinNurflügel 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 einer Tragfläche, wird er alsLifting Body bezeichnet. Die Vereinigung dieser beiden Konzepte nennt manBlended Wing Body.
EinWasserflugzeug ist ein Flugzeug, das für Start und Landung auf Wasserflächen konstruiert ist. Es hat meist unter jeder der beiden Tragflächen einen leichten, bootartigen Schwimmer. BeiFlugbooten 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 sieAmphibienflugzeuge genannt.
Wasserflugzeug
Flugboot
Amphibienflugzeug
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 oderSTOL-Flugzeuge typisiert.
Flugzeuge, die senkrecht starten und landen können, sindSenkrechtstarter oderVTOL-Flugzeuge. Sie benötigen gar keine Start- und Landebahn, sondern nur einen festen Untergrund ausreichender Größe, der ihr Gewicht tragen kann, und auf dem derAbwind (engl. downwash), der durch das VTOL-Flugzeug erzeugt wird, nicht allzu viel Schaden anrichtet, z. B. einHelipad.
VTOL-Flugzeuge, die auf dem Boden senkrecht nach oben stehend starten und landen, sindHeckstarter.
Im zivilen Bereich sind unbemannte Flugzeuge meistens alsModellflugzeug gebräuchlich und werden überFunkfernsteuerungen gesteuert, selten über Programmsteuerungen.
Unbemannte Flugzeuge im militärischen oder staatlichen Einsatz werdenDrohnen genannt. Das Spektrum reicht hier von Modellflugzeugen zur Zieldarstellung fürFlugabwehrkanonen über unbemannte Aufklärungsflugzeuge bis hin zu unbemannten bewaffnetenKampfflugzeugen (Kampfdrohnen). Im staatlichen Bereich werden Drohnen vonPolizei und Zoll zur Tätersuche und Verfolgung eingesetzt, häufig mit Video- und Wärmebildkameras, für die bisher bemanntePolizeihubschrauber 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 alsMarschflugkörper bezeichnet.
1810 bis 1811 konstruierteAlbrecht Ludwig Berblinger, der berühmteSchneider von Ulm, seinen ersten flugfähigen Gleiter, führte ihn jedoch der Öffentlichkeit über derDonau unter ungünstigen Windverhältnissen vor und stürzte unter dem Spott der Zuschauer in den Fluss.
Der englische Gelehrte SirGeorge 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 „mitangestellter Fläche und einem Vortriebsmechanismus“. Er beschrieb damit als Erster das Prinzip des modernen Starrflügelflugzeugs. Im Jahr 1849 baute er einen bemanntenDreidecker, der eine kurze Strecke flog.
Der RusseAlexander Moschaiski baute ein Flugzeug mit einemDampfmaschinenantrieb, 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 LuftfahrtforschungsinstitutsZAGI (getestet 1982) flugfähig. Zu dem Flug ist es jedoch durch den Tod des Konstrukteurs nicht mehr gekommen.
Der FlugpionierOtto Lilienthal (1848–1896) entwickelte nach ausführlichen theoretischen und praktischen VorarbeitenGleitflugzeuge und führte seit 1891 (Derwitzer Apparat) mit ihnen erfolgreicheGleitflüge nach dem Prinzip „schwerer als Luft“ durch. Er ist deutlich über 1.000-mal gesegelt. Die erzielten maximalen Flugweiten lagen bei 250 Metern (Normalsegelapparat). Die aerodynamische Formgebung seiner Tragflächen erprobte er auf seinem „Rundlaufapparat“, der von der Funktion her ein Vorgänger der modernenWindkanäle 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 erstengesteuerten Motorflüge soll der deutsch-amerikanische FlugpionierGustav 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 motorisiertenJatho-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]
Die herausragendeflugtechnische Leistung derBrüder Wright war die Entwicklung der ersten vollständigen aerodynamischenFlugsteuerung des Flugzeugs um alle drei Raumachsen, die sie selbst als notwendige Voraussetzung für denkontrollierten Motorflug ansahen und bereits mit ihrem1902 Wright Glider erreichten. Sie verwendeten einenTragflächenverwindungsmechanismus, den Vorläufer des heutigenQuerruders, zur Steuerung der Rollbewegung um dieLängsachse (das seitliche Neigen), ein (vorn angebrachtes)Höhenruder („Canard“) für die Steuerung der Nickbewegung um dieQuerachse sowie einSeitenruder für die Kontrolle desGierens um die Hochachse, ohne welches eineKurve weder ein- noch wieder ausgeleitet werden kann. Mit dieser Dreiachssteuerung als Basis reichten sie bereits im März 1903 das Patent ihrerFlying Machine ein (erteilt 1906). Dass sie am 17. Dezember 1903 mit ihremWright Flyer als Erste erfolgreich einen andauernden, gesteuerten Motorflug durchführten[19], fußte auf den praktischen Erfahrungen mit dem Glider. 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 demWright Flyer II einen gesteuerten Vollkreis fliegen konnte.
Samuel Pierpont Langley, ein Sekretär desSmithsonian-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 EngländerHoratio Frederick Phillips. Mit dem Fünfzigdecker „Horatio Phillips No. 2“ gelang ihm im Sommer 1907 der erste Motorflug in England.
Im Jahr 1909 setzte Europa weitere praktische Meilensteine in der Geschichte des Flugzeugs. Am 25. Juli 1909 überquerteLouis Blériot mit seinem EindeckerBlériot XI als Erster mit einem Flugzeug den Ärmelkanal. Sein Flug vonCalais nachDover dauerte 37 Minuten bei einer durchschnittlichen Flughöhe von 100 Metern. Blériot konnte somit den von der englischen ZeitungDaily 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 kommerziellenFlugzeughersteller.
Vom 22. bis zum 29. August 1909 fand mit der „Grande Semaine d’Aviation de la Champagne“ eine Flugschau beiReims 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 FlugzeugkonstrukteursLevasseur mit 155 m die größte Flughöhe.
1910 gelang dem französischen IngenieurHenri Fabre mit dem von ihm konstruierten CanardHydravion der erste Flug mit einemWasserflugzeug.
Im Jahr 1912 erfindetLouis Béchereau dieMonocoque-Bauweise für Flugzeuge. Die Rümpfe anderer Flugzeuge bestanden aus einem mit lackiertem Stoff überzogenen Gerüst. Das von Béchereau entworfeneDeperdussin-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, denGnôme-Umlaufmotor. Die Deperdussin Monocoques waren die schnellsten Flugzeuge ihrer Zeit.
Ein wesentlicher technischer Durchbruch gelang kurz vor dem Ersten Weltkrieg dem russischen Konstrukteur und PilotenIgor Iwanowitsch Sikorski, der später eher als Hersteller vonFlugbooten und Konstrukteur von Hubschraubern in den USA bekannt wurde. Von 1913 bis 1914 bewies er mit den ersten von ihm konstruierten „Großflugzeugen“, dem zweimotorigenGrand Baltiski, dem viermotorigenRusski Witjas und dessen Nachfolger, dem viermotorigenIlja Muromez, dass solche großen Flugzeuge sicher und stabil fliegen können, selbst wenn ein oder zwei Motoren abgestellt sind oder ausfallen.
Während desErsten 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 desLuftkrieges 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 derBordmaschinengewehre mit dem Propeller über einUnterbrechergetriebe 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 wurdenGranaten,Flechettes und darauf folgend erste spezielleSpreng- undBrandbomben 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 erstenFlugplätze, und die Technik desFlugfunks wurde entwickelt. Durch den Einsatz von neuen Metallen (Aluminium) wurdenFlugzeugmotoren immer leistungsfähiger.
Während des Ersten Weltkrieges war die Flugzeugproduktion stark angekurbelt worden. Nach diesem Krieg mussten dieFlugzeughersteller 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.
Die große Herausforderung nach dem Krieg waren Langstreckenflüge, vor allem die Überquerung des Atlantiks. Diese Aufgabe kostete einige Menschenleben, bis eines von drei inNeufundland gestartetenCurtiss-Flugbooten der US-Navy, dieCurtiss NC-4, nach 11 Tagen am 27. Mai 1919 inLissabon landete.
Die Vickers Vimy von Alcock und Brown nach der Bruchlandung in ClifdenFieseler „Storch“ (ab 1936)
In der Zeit vom 14. bis 15. Juni 1919 gelingt den britischen Fliegern CaptainJohn Alcock und LieutenantArthur Whitten Brown der ersteNonstop-Flug über den Atlantik von West nach Ost. Ihr Flugzeug war ein zweimotoriger modifizierter Bomber TypVickers Vimy IV mit offenem Cockpit.
Flugboote Ab Ende der 20er Jahre beginnt das Zeitalter der großenFlugboote, deren bekannteste Vertreter dieDornier Do X undBoeing 314 waren. Haupteinsatzbereich waren weite Transatlantik- und Pazifikflüge.
Mit der FlugbootkombinationShort 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 giltErnst Heinkel, der 1925 eine Abflugbahn (noch kein Katapult) mit Flugzeug auf das japanischeSchlachtschiffNagato aufsetzte und erfolgreich persönlich in Dienst nahm.
Auf wenigen großenPassagierschiffen wie derBremen wurden mit dem Aufkommen der KatapulttechnikKatapultflugzeuge eingesetzt, die mittels eines Dampfkatapults gestartet wurden. Die Flugzeuge dienten meist zur schnellen Postbeförderung, wie dieHeinkel HE 12 und dieJunkers Ju 46. Im militärischen Bereich wurden Katapultflugzeuge hauptsächlich für die Luftaufklärung eingesetzt. Kleine Maschinen, wie dieArado Ar 196, wurden von großen Kriegsschiffen aus eingesetzt und große Katapultflugzeuge, wie dieDornier Do 26, wurden in den 1930er Jahren von derLufthansa für den Transatlantik-Luftpostverkehr vonFlugstützpunktschiffen aus eingesetzt und imZweiten Weltkrieg als Transportflugzeuge und See-Fernaufklärer.
Höhenflugzeuge Bereits ab 1937 begann die deutsche Luftwaffe mit dem Bau vonHöhenflugzeugen, diese waren mitDruckkabinen ausgestattet und erreichten Höhen zwischen 12.000 und 15.000 m. Die bekanntesten Vertreter waren dieJunkers EF 61, später dieHenschel Hs 130 und dieJunkers Ju 388. Sie dienten als Höhenaufklärer bzw. Höhenbomber, allerdings wurden sie nur in wenigen Exemplaren gebaut. Als erstes Passagierflugzeug mit einer Druckkabine erlaubte derBoeing 307Stratoliner einen Flug über dem Wetter und damit eine wesentliche Komfortsteigerung für die Passagiere.
Am 20. Juni 1939 startet mit derHeinkel He 176 das erste Versuchsflugzeug mit regelbaremFlüssigkeitsraketenantrieb. 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.
Durch die Luftschlacht um England geriet das Jagdflugzeug zunächst in den Mittelpunkt. Die beiden herausstechenden Typen dieser Zeit waren dieMesserschmitt Bf 109 und dieSupermarine Spitfire, die durch Verbesserungen der Aerodynamik und auch der Leistungsfähigkeit der Motoren im Laufe ihrer Entwicklung wesentlich in ihrer Leistungsfähigkeit gesteigert wurden.
DieHeinkel He 280 war das erstezweistrahlige Flugzeug der Welt; es besaß zwei Turbostrahltriebwerke. Es war auch das erste Flugzeug, das mit einemSchleudersitz 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.
Messerschmitt Bf 109
Die Alliierten setzten für den strategischen Luftkrieg große viermotorige Bombenflugzeuge ein. Da Angriffe wegen der deutschen Luftverteidigung oft nachts geflogen werden mussten, hielt dieAvionik in den Luftkrieg Einzug. Geräte zu Positionsbestimmung, wie dasGEE-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 großerReichweite entwickelt, etwa dieNorth American P-51.
North American P-51 Mustang
Mitsubishi Zero
DieArado Ar 234B-2 von 1944 war der erstevierstrahligeBomber mit einem Autopiloten (PDS). Kurz vor Kriegsende entstand der zweistrahligeNurflüglerHorten H IX. Die Außenhülle war mit einer Mischung aus Kohlenstaub und Leim beschichtet, umRadarstrahlen zu absorbieren.
Mit derMesserschmitt 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 derTragflächenpfeilung oder die Entdeckung derFlächenregel. Produkt dieser Bemühungen war der schwere StrahlbomberJunkers Ju 287 mit negativer Pfeilung der Tragflächen und Anwendung der Flächenregel.
Die Japaner errangen mit ihrer leichten und wendigenMitsubishi 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 sieKamikaze-Flugzeuge, deren Piloten das voll Sprengstoff gepackte Flugzeug selbstmörderisch auf alliierte Schiffe lenkten.
1947 durchbrach dieBell X-1 als erstes Flugzeug offiziell dieSchallmauer, inoffiziell war das nach Berichten deutscher Kampfflieger aus Versehen bereits 1945 mit einerMesserschmittMe 262 gelungen. Die X-1 war einExperimentalflugzeug mitRaketenantrieb, welches von einerB-29 in ca. 10 km Höhe getragen und dort ausgeklinkt wurde, woraufhin der Raketenantrieb zündete und das Flugzeug die Schallmauer durchbrach.
Mit demKalten Krieg und demKoreakrieg (1950–1953) begann das Wettrüsten der Strahlflugzeuge. Am 8. November 1950 gelang der weltweit erste Sieg in einem Luftkampf zwischen Strahlflugzeugen, bei dem eineMiG-15 von einerLockheed P-80 abgeschossen wurde. Grundsätzlich waren die P-80 undRepublic F-84 den sowjetischen Jets jedoch nicht gewachsen und wurden deshalb bald von derF-86 Sabre abgelöst.
Bell X-1
Lockheed P-80
North American F-86 „Sabre“
Mit der Inbetriebnahme der britischenDe Havilland DH.106 Comet bei der FluggesellschaftBOAC begann 1952 das Zeitalter derStrahlturbinen 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 umMaterialermüdung. Diese Forschung kam allen Konstrukteuren zugute. Mit derTupolew 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 derBoeing 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 vonGroßraumpassagierflugzeugen wie zum Beispiel derBoeing 747 „Jumbo-Jet“ und derMcDonnell Douglas DC-10, später kamen Airbus-Baureihen dazu; größtes Passagierflugzeug ist heute derAirbus A380.
1955 rüstete die französische FirmaSud Aviation ihren HubschrauberAlouette II mit einer 250-kW-Turboméca-Artouste-Wellenturbine aus und baute damit den ersten Hubschrauber mit Gasturbinenantrieb.
Mit demHawker Siddeley Harrier begann die Serienherstellung senkrechtstartenderVTOL-Flugzeuge ab 1966. Allerdings kamen fast alle anderen VTOL-Flugzeuge nicht über das Prototypenstadium hinaus. DieUSA entwickeln zurzeit (2005) mit demLockheed Martin F-35 eine neue Generation von V/STOL-Flugzeugen.
Alouette II
Lockheed U-2 (heute TR1)
Aus der Patentschrift zumParafoil
Harrier II
Mit demVietnamkrieg trafen erneut sowjetische und amerikanische Flugzeuge aufeinander. Dabei erwies sich dieMIG 21 gegenüber der amerikanischenMcDonnell F-4 Phantom II in vielen Fällen als überlegen. DieBoeing B-52 wurde zu großflächigen Bombardements eingesetzt. Der umfangreiche Einsatz von Hubschraubern, wie derCH-47 Chinook undBell UH-1, wurde immer wichtiger.
Mit dem Jungfernflug derTupolew Tu-144 am 31. Dezember 1968 und derConcorde 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 gestiegeneÖlpreis (er vervielfachte sich während derÖlkrisen 1973 und 1979/80) machte die Concorde unwirtschaftlich.Der enorme Kraftstoffverbrauch galt als ökologisch bedenklich.British Airways undAir 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.
DieLockheed F-117A Nighthawk derUnited States Air Force war das weltweit erste einsatzbereite Flugzeug, das sich dieTarnkappentechnik 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 sowjetischeSatelliten 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 beiLuftbetankungen. Es lässt sich auf Grund seiner instabilen aerodynamischen Eigenschaften nur mit Computerunterstützung fliegen.
Mit dem RaketenflugzeugSpaceShipOne gelang am 21. Juni 2004 der erste privat finanziertesuborbitale Raumflug über 100 km Höhe. Die Maschine wurde von der FirmaScaled Composites im Rahmen des ProjektsTier One entwickelt, um den WettbewerbAnsari X-Prize derX-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.
Um der Thematik der notwendigen Treibstoffeinsparung zu begegnen, wird häufig der mögliche Einsatz vonNurflüglern diskutiert. Damit soll auch die Lärmbelastung gesenkt werden. Ein realistischer Forschungsschwerpunkt ist der erweiterte Einsatz von Leichtbauwerkstoffen wieCFK und bedingtGLARE. Auch werden neue Triebwerke mit Wärmerückgewinnung über Wärmeübertrager entwickelt. Die Nutzung aerodynamischer Erkenntnisse bei z. B. denWinglets oder denGurney Flaps werden untersucht. Im militärischen Bereich setzen sich immer mehr dieDrohnen durch und mit derBoeing AL-1 werden ganz neue Waffensysteme auf Laser-Basis erprobt.
Als größtes Flugzeug überhaupt gilt das FrachtflugzeugAntonow An-225 „Mrija“, von dem nur ein einziges Exemplar fertiggestellt und am 27. Februar 2022 zerstört wurde. Es übertraf alle anderen Flugzeuge an Länge, Startgewicht und Gesamtschub. Der Airbus A380 ist nach Kapazität, Spannweite, Höhe und Startgewicht das größte Passagierflugzeug der Welt, aber nicht das längste – das ist die Boeing747-8 mit 76,30 m. Die größte Spannweite aller Flugzeuge hat das für Raketenstarts vorgeseheneScaled Composites Stratolaunch.
Das leistungsfähigste Einzeltriebwerk besitzt die zweistrahligeBoeing 777-300 mit 512 kNSchub. Die größte Reichweite ist nur schwer festlegbar, da diese bei jedem Flugzeug durch Einbau zusätzlicher Tanks (im Extremfall bis zum maximalen Startgewicht) erhöht werden kann; die größte Reichweite in Serienversion bietet die Boeing 777-200LR mit 17.446 km. Die größte jemals ohne Nachtanken erzielte Reichweite erreichte dieVoyager mit 42.212 km.
Zu Vergleichszwecken erfolgt eine Umrechnungder Leistung in Schubkraft anhand der Angabe von 8×2240 kW = 17.920 kW und der projektierten Höchstgeschwindigkeit von 378 km/h (105 m/s). Dies entspricht nicht der erzielten Höchstgeschwindigkeit.
↑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;878kB; abgerufen am 12. Juli 2017]).
↑Heinz A. F. Schmidt:Lexikon der Luftfahrt. Motorbuch Verlag, 1972,ISBN 3-87943-202-3.
↑Wilfried Kopenhagen u. a.:transpress Lexikon: Luftfahrt. 4. überarbeitete Auflage. Transpress-Verlag, Berlin 1979,S.255.
↑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.“).
↑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 Tragflächen und einem Leitwerk besteht und dessen Flugfähigkeit durch einen dynamischen Auftrieb zustande kommt“
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