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Einer der wichtigsten Gesichtspunkte bei Flugzeugen ist die Aerodynamik, also die Wechselwirkung zwischen Luft und Flugkörper im Flug.
Bei jedem Flugobjekt und damit auch bei Flugscheiben gibt es
im Flug entweder laminare oder turbulente Luftströme.
Laminare Luftströme sind diejenigen Luftschichten, die unmittelbar an einer Tragfläche anliegen. Je höher die Geschwindigkeit eines Flugobjektes, um so
verwirbelter wird diese Grenzschicht, und der dadurch entstehende Luftwiderstand mindert stark die Geschwindigkeit eines Flugzeuges.
Nun ist es möglich, diese Grenzschichtströme zu beeinflussen. Dazu sind in
Deutschland seit den zwanziger Jahren eine Reihe von Verfahren erdacht und entwickelt worden.
Ihre Grundprinzipien und Forschungsgeschichte werden in diesem Abschnitt erläutert.
Im Vordergrund steht dabei die Grenzschichtbeeinflussung durch Absaugung.
Dieses Absaugen vermindert oder verlagert das Turbulentwerden der Grenzschichten und hält den Luftstrom laminar. Es wird sich zeigen, daß
diese Grenzschichtabsaugung sowohl für die aerodynamischen Eigenschaften als auch für den Antrieb einer bestimmten Baureihe von Flugscheiben von Bedeutung ist.
Seit den zwanziger Jahren wurden große
Anstrengungen unternommen, um eine Anwendung der Grenzschichtabsaugung für die zivile und militärische Luftfahrt zu ermöglichen.
Diese Untersuchungen reichten bis in die vierziger Jahre hinein.
Fähige
Wissenschaftler wie der weltbekannte Professor Prandtl, aber auch Ackeret, Schlichting und vor allem Oskar Schrenk führten eine Vielzahl von grundlegenden und anwendungsorientieren Untersuchungen durch.
Nicht
nur an aerodynamischen Körpern wie beispielsweise einer Kugel wurden Absaugeversuche durchgeführt, sondern auch an konventionellen Flugzeugtragflächen wurde versucht, insbesondere in der Nähe der Steuerklappen, die
Luft abzusaugen.
Das Absaugen der Flügelhinterkante sowie das gleichzeitige Ausblasen von Steuerklappen sowohl an der Tragfläche als auch am Seitenleitwerk sollte zum einen die Start- und Landestrecke eines
Flugzeuges verkürzen. Zum anderen sollte während des Fluges der Widerstand, der durch das Abreißen der Laminarschicht auf der Tragflächenoberseite entsteht, vermindert werden. Dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit
eines Flugzeuges und es wird Treibstoff gespart.
Der Nachteil dieser Methode allerdings ist der dafür notwendige große Aufwand.
Zur Absaugung wird eine Pumpe benötigt, die vom Flugzeugmotor angetrieben wird.
Dadurch vermindert sich aber die Motorleistung.
Eine separat betriebene Pumpe würde einen eigenen Motor benötigen.
Desweiteren werden für das Absaugen Rohrleitungen genutzt und die abgesaugte Luft muß irgendwo wieder ausgestoßen werden.
So entstand beispielsweise die Idee, mit der angesaugten Luft am Heck die Ruderklappen
anzublasen, was eine bessere Ruderwirkung bewirkte.
Desweiteren wurde Untersuchungen mit besonders dünnen Tragflächen durchgeführt.
Diese waren für den Überschallflug besonderes geeignet.
Es bestanden sogar Überlegungen, auf Ruder ganz zu
verzichten und die Steuerung alleine mit der abgesaugten und ausgeblasenen Luft durchzuführen.
All diese Versuche wurden zunächst mit herkömmlichen Flugzeugen realisiert, die entsprechend umgebaut wurden, wie
beispielsweise eine Messerschmitt Bf 109 G, eine Arado Ar 232, eine Junkers Ju 90 sowie eine Dornier Do 24, die noch zusätzlich zur Luft-, Stromerzeugung beim Langsamflug zwei sogenannte Walter-Zersetzer in die
Tragflächen eingebaut bekam.
Diese Walter-Zersetzer erzeugen einen zusätzlichen Luftstrom, der insbesondere in der Start- und Landephase die verminderte Strömung an den Tragflächen und Klappen unterstützt.
Entsprechende Versuche sind beispielsweise im Sommer 1944 in Friedrichshafen-Löwental durchgeführt worden15.
Zu Beginn dieser Versuche wurden bei der Aerodynamischen Forschungsanstalt in Göttingen zwei Forschungsflugzeuge konstruiert:
Das Junkers Absaugeflugzeug AF-1 sowie der Fieseier Absaugestorch AF-216.
Letzters ist von den Peschke Flugzeugwerkstätten in Minden/Westf. umgebaut worden.
Bis zum Kriegsende wurden Versuche mit Absaugeflugzeugen weitergeführt, mit mehr oder minder großem Erfolg. Eine
praktische Anwendung ihrer Ergebnisse bei Einsatzflugzeugen ist nicht bekannt.
Weitergehende Überlegungen betrafen die Nutzung poröser, gesinterter Beplankungen der Tragflächen anstelle von Schlitzen und
Löchern. Durch diese poröse Oberfläche sollte die Luft abgesaugt werden.
Wohl aufgrund der Kriegslage standen in den Versuchsanstalten Braunschweig und Göttingen aber keine brauchbaren glatten Bleche zur
Verfügung.
In der offiziellen Luft- und Raumfahrt wird Absaugetechnik nur sehr eingeschränkt genutzt.
Bei den notwendigen glatt polierten Oberflächen stören bereits kleine Insekten! Der Aufwand, um
beispielsweise die Tragflächen bei einem Airbus abzusaugen, wäre daher viel zu groß und die Ansaugeöffnungen der Tragflächen könnten nicht ständig sauber gehalten werden.
Deshalb fliegt kein Flugzeug, ob zivil oder militärisch, mit einer umfassenden Absaugeanlage.
Anders ist dies bei kreiselstabilisierten Rundflugzeugen:
Durch die Rotation und die besondere Bauweise
ist die Verschmutzung der Ansaugöffnungen unbedeutend. Es hat daher noch andersartige praktische Überlegungen gegeben, um das Prinzip der Grenzschichtabsaugung nutzbringend umzusetzen.
Diese Ideen waren
allerdings für die alteingesessenen Luftfahrtexperten und Aerodynamiker zu radikal und auch unmöglich:
Es mußte möglich sein, durch das Absaugen alleine einen Auftrieb zu erzeugen und dadurch auf Tragflächen
und Leitwerke gänzlich verzichten zu können!
Die Druckverteilung ist dabei die gleiche wie bei herkömmlichen Flugzeugformen.
Zusätzlich entsteht noch der Effekt des reibungslosen Luftstromes, denn bei
genügend hoher Absaugeleistung fliegt der Flugkörper sogar ständig in ein Vakuum hinein.
Dadurch wird die Luftreibung erheblich reduziert und das Flugobjekt gleitet auch bei sehr hohen Geschwindigkeiten durch
die Luft.
Am besten geeignet für diese Art der Absaugeflugzeugen sind gemäß der Forschungen von Schrenk und von Prandtl Flugzeuge in Kugel-, Zylinder oder Scheibenform!
Diese Forschungen bilden die Grundlage für die Entwicklung einer speziellen Art von Flugscheiben.
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