Entwicklungsfragen im Flugzeugbau. Von Dipl.-Ing. Paul Béjeuhr in Charlottenburg. BEJEUHR: Entwicklungsfragen im Flugzeugbau. Im letzten BerichtDiese Zeitschr. Seite 103, Heft 6: Die Maschinenanlage im Flugzeug. waren wir bei Erörterung der Maschinenanlage im modernen Flugzeug auf zwei sich gesondert entwickelnde Flugzeugarten gekommen: auf das leichte Sportflugzeug und das starke Verkehrsflugzeug. Daß auf diese Entwicklung auch von anderer Seite hingedrängt wird, soll im folgenden dargelegt werden. Ehe wir uns dem weiteren Ausbau zuwenden, soll ein kurzer Rückblick zeigen, wie die einzelnen Konstruktionen sich stets den jeweiligen Anforderungen angepaßt haben, die ihrerseits einem außerordentlichen Wandel unterworfen waren. In den allerersten Zeiten des Motorenfluges kam es lediglich auf das „Fliegen“ als solches an; die Unterbringung der Menschen, die Kosten für Motor, Flugzeug und Betriebsstoffe kamen erst in zweiter Linie. Das zeigt recht deutlich das erste Wright-Flugzeug selbst. Die Unterbringung des Fliegers war mehr als primitiv: ein Holzbrett ohne jeden Stützpunkt seitlich; der Motor stand einfach auf zwei Holzleisten zwischen den Tragrippen; alle Bedienungshebel waren in einfachster Form aus Holzstäben hergestellt... kurz der ganze Apparat wurde beherrscht von der Notwendigkeit, nur ja an Gewicht zu sparen, damit das Flugzeug überhaupt hochkomme. Auch der schwache Motor von 24 PS war nicht etwa von Wright vorgesehen, um mit möglichst geringen Pferdestärken, d.h. tunlichst ökonomisch zu fliegen, sondern einfach deshalb, weil er für das verfügbare Gewicht keinen stärkeren Motor zu jener Zeit haben konnte. Diese Grundsätze ließen sich aber nur in den allerersten Zeiten mit ihrer hohen Flugbegeisterung aufrechterhalten. Sehr bald versahen die im Automobilbau erfahrenen Franzosen die Sitze mit den kleinen bei der vorerwähnten Industrie gebräuchlichen Bequemlichkeiten; es wurden Korb- und Aluminiumsessel eingebaut, Windschutz vorgesehen, bequeme vor Uebermüdung der Handmuskel schützende Handhebel angeordnet u. dergl. mehr. Natürlich wurden die Flugzeuge schwerer, die Motoren mußten kräftiger werden. Das führte dazu, den Wirkungsgrad der Maschinenanlage nachzuprüfen. Nun hatte Wright als genialer Konstrukteur aus seinem schwachen Motor durch die Uebertragung auf zwei langsam laufende Luftschrauben bereits einen recht hohen Wirkungsgrad herausgeholt, aber er hatte eine Maschinenanlage geschaffen, die (ganz abgesehen von der doch immerhin nicht maschinenbaumäßigen Kettenschränkung) jedem Nichttechniker wegen ihrer Komplikation unbehaglich bleiben mußte. Das änderten die Franzosen sofort ab und schon Blériot gelang es, bei seinem vorzüglich entworfenen la Manche-Eindecker bei vorn liegendem Motor mit direkt gekuppelter Luftschraube mit 25 PS luftgekühltem Anzani-Motor bezw. bei der größeren Type mit 35 PS Panhard-Levasseur-Motor auszukommen. Auch beim Belastungswettbewerb des französischen Kriegsministeriums vermochten sich die französischen Eindecker mit vornliegendem Motor und direkt gekuppeltem Propeller sehr gut gegen die mit Uebersetzung versehenen Flugzeuge zu behaupten, obgleich letztere zweifellos den besseren Nutzeffekt der Maschinenanlage hatten. So wog der mit 60 PS Antoinette-Motor ausgerüstete Antoinette-Eindecker flugbereit 950 kg; Weymann legte mit 28 PS Nieuport-Zweizylinder luftgekühltem Motor bei 470 kg Nutzlast 300 km in 155 Minuten zurück. Zweifellos sind diese Zahlen in hohem Maße der Geschicklichkeit der Führer zu danken, die die schwer belasteten Maschinen noch hoch brachten, und denen immer die leicht zu überblickende Maschinenanlage mit direkter Schraubenkuppelung am liebsten ist. Die Bestrebungen nach Wirtschaftlichkeit ließen sich aber keineswegs durch derartige Einzelleistungen befriedigen; die Industrie selbst suchte vielmehr stets Flugzeuge zu erzeugen, die, vom Durchschnittsmenschen gesteuert, noch gute ökonomische Ergebnisse erzielten. In gewisser Beziehung entgegengesetzt liefen zum Teil die Wünsche ihres Hauptabnehmers, der Militärverwaltung, für die natürlich ganz andere Beweggründe maßgebend sein können. Ein Heeresflugzeug, das in der Lage ist, irgendwelche Kriegsaufgaben schneller, besser und restloser zu erledigen, als ein anderes, wird trotz kurzer Lebensdauer, hoher Betriebskosten und kostspieliger Herstellung immer den Vorzug genießen; ist es doch hinsichtlich seiner Wertschätzung etwa wie ein leistungsfähiges Geschütz zu betrachten. Aber die Bemühungen der Industrie gehen ständig darauf hin, sich neben dem militärischen Abnehmer auch den Verkehr als Absatzgebiet zu erschließen, und hier hängt die Möglichkeit der Lieferung in erster Linie von der Wirtschaftlichkeit ab. Diese hohe Wirtschaftlichkeit sollte zuerst erreicht werden durch Verwendung schwacher Motoren. Das brachte zwei Nachteile mit sich: erstens stiegen die Maschinen schwer, brauchten daher große, gut geglättete Start- und Landungsplätze; ferner hatten sie eine geringe Eigengeschwindigkeit, wodurch sie sehr abhängig vom Wind waren und weshalb bestimmte Reiseentfernungen nicht schnell genug zurückgelegt werden konnten. Das erstrebte Verfingern der Pferdestärken unter 20 oder gar 10 PS gelang also nicht. Heute werden nur noch die leichten Grade-Eindecker mit so geringen Leistungen ausgerüstet, die Apparate sind aber auch lediglich für kurze Schauflüge bestimmt. Inzwischen hatten aber die Konstrukteure gelernt, den Betriebsstoffverbrauch der Motoren und ihr Herstellungsgewicht wesentlich herabzumindern, während außerdem durch die größere Lieferungszahl die Herstellungspreise für die Pferdestärke ständig sanken. So wurde trotz Verwendung stärkerer Motoren das Fliegen für den Stundenkilometer wesentlich billiger, die Möglichkeit, das Flugzeug in die Reihe der Verkehrsmittel einzuschieben, stieg beständig. Natürlich wurde dieses günstige Ergebnis noch weiter günstig dadurch beeinflußt, daß trotz soliderer Herstellung der Flugapparate die Preise sanken, während andererseits die Führer durch gründlichere Ausbildung und sicherere Beherrschung der Apparate deren Lebensdauer wesentlich verlängerten. Aber ein Verkehrsmittel ist das Flugzeug bis jetzt doch noch nicht geworden! Wie ist das nun zu erreichen? – Der größte Vorzug, den ein Luftfahrzeug vor allen anderen hat, liegt neben der Kostenersparnis jeglicher Fahrstraßen in der Möglichkeit, eine bestimmte Entfernung in der geraden Linie – eben der Luftlinie – zurückzulegen. Weil nun bei der vorerwähnten „Straßenlosigkeit“ alle Hindernisse fehlen, die sich beim Verkehr der Landfahrzeuge einer zu großen Steigerung der Geschwindigkeit entgegenstellen, so wird die Stärkedes Luftfahrzeuges in eminent hohen Reisegeschwindigkeiten bestehen. Schnellbahnen auf Gleisen werden vielleicht Reisegeschwindigkeiten von 150 km/St. erreichen (trotz höherer Geschwindigkeiten, die bei Versuchen erlangt wurden, wird man mit Rücksicht auf Signale nicht höher gehen dürfen), sie werden aber auf wenige Großstadtverbindungen beschränkt bleiben und auch hier nie der direkten Linie folgen können. Der Durchschnittsreiseverkehr mit Kraftwagen wird 100 km/St. kaum überschreiten, denn wenn unsere Industrie auch in der Lage ist, Reisewagen zubauen, die vielleicht 175 km/St. laufen, so läßt sich diese Geschwindigkeit auf Landstraßen ja nur in ganz seltenen Fällen ausnutzen, weil der Kurven, Steigungen und bewohnten Plätze wegen nach ganz kurzer Zeit die Fahrt bedeutend herabgebremst werden muß. Hier kann nun das Flugzeug erfolgreich einspringen, und hier hat es auch große Aussicht, in Bälde konkurrenzfähig zu sein. Denn „Zeit ist Geld“; im Schnellverkehr machen sich auch hohe Betriebs- und Anschaffungskosten bezahlt. Aber diese werden garnicht einmal so hoch werden. Zunächst läßt sich die Eigengeschwindigkeit recht bald erheblich steigern; 200 km/St. werden wir als Garantiegeschwindigkeit wohl noch in diesem Jahr erreichen, es steht aber nichts im Wege, noch wesentlich höher, auf 250 und 300 km/St. zu gehen. Mit diesen Geschwindigkeiten sieht sich ein Luftverkehr aber gleich ganz anders an. Wenn sich in drei Stunden vom Süden des Reiches Berlin erreichen läßt, dann kann man zu einer Nachmittagssitzung dorthin kommen, nachdem vormittags die Verwaltungsgeschäfte im Heimatort erledigt wurden. Wenn 24 Stunden für den Ozeanflug genügen, dann können mündliche Verhandlungen an die Stelle langer Telegramme treten – kurzum es wird eine Basis entstehen, auf Grund derer der Schnellverkehr durchaus rentabel wird. Wie soll nun aber das Flugzeug beschaffen sein, das derartige Leistungen vollbringt? Wer wird so lange Zeit steuern können, welcher Motor läuft zuverlässig so lange? Diese Fragen führen wieder auf die eingangs erwähnte Entwicklung nach zwei Gesichtspunkten. Die erforderlichen hohen Geschwindigkeitsleistungen lassen sich überhaupt nur durch das starke Verkehrs-Großflugzeug erreichen, das in allen Teilen aus hochwertigen, veredelten Materialien hergestellt ist. Es wird mit einer starken Maschinenanlage ausgerüstet, deren Nutzeffekt durch Herabsetzung der Luftschraubenumdrehungen bei gleichzeitiger Steigerung der Motortouren recht hoch sein muß. Die für diese Umwandlung notwendigen Getriebe, deren Wirkungsgrad ja dank unserer heutigen Erfahrungen über 95 v. H. ist, bieten zugleich die Möglichkeit, die Motoren nach Bedarf ab- und zuzuschalten. Auf diese Weise lassen sich die langsamlaufenden Schrauben mit großen Durchmessern an passender Stelle am Flugzeug anbringen, so daß ihr Zu- und Abstrom tunlichst wenig behindert ist. Die Motoren aber werden in einem geschlossenen Maschinenraum vereinigt, wo sie unter ständiger Wartung eines Maschinisten bleiben. Weil ihr Luftwiderstand wegen der gemeinsamen Einkapselung nicht in Betracht kommt, lassen sich viele Teile, die man bis jetzt recht gedrängt, daher unübersichtlich und schwer halten mußte, leichter im Gewicht herstellen. Die Maschinenanlage ist nun stets so zu bemessen, daß zur benötigten Reisegeschwindigkeit nur (n–1) Motoren benötigt werden, wenn n Motoren an Bord sind. Der eine überschüssige Motor dient sowohl als Kraftzuschuß beim Starten als auch als Kraftreserve im Kampfe mit Böen und als Ablöser für abzuschaltende, ruhebedürftige Motoren. Denn das ist ein wichtiger Faktor für die Öonomie des Flugzeugaggregates: kein Motor darf lange Stunden mit Vollast laufen. Ein Flug würde etwa folgendermaßen vor sich gehen. Ein Motor des betriebsfertigen Flugzeuges wird durch irgend eine Anlaßvorrichtung vom Maschinenraum aus angelassen (vielleicht eine Gemischpumpe oder Preßluftanlasser), das Getriebe der übrigen Motoren wird eingeschaltet, die Motoren durch die laufende Maschine mitgenommen. Der Maschinist meldet „fertig“, der Führer befiehlt „starten“; sämtliche Motoren arbeiten auf die Schrauben, und rasch steigt das Flugzeug auf. Ist die Flughöhe erreicht, signalisiert der Führer „Marschgeschwindigkeit“, und der Maschinist schaltet einen Motor ab. Nach einer gewissen Zeit tritt dieser Motor dann an die Stelle eines anderen und so fort, so daß alle Motoren sich ab und zu verschnaufen können, wobei gleichzeitig einmal die Kerzen kontrolliert und überall so kleine Hilfen gegeben werden. Welche Bedeutung dies aber für die Betriebszuverlässigkeit und Lebensdauer der Motoren hat, davon weiß jeder Fachmann ein Lied zu singen. Für die Sicherheit des Flugzeuges bedeutet nun die Schaltmöglichkeit außerordentlich viel. Da stets in Höhen von 1500 bis 2000 m wegen der hohen Geschwindigkeit geflogen wird, so läßt sich selbst beim plötzlichen Versagen aller Motoren bis auf einen noch ein Gleitflug mit einem Gleitwinkel von 1 : 20 bis 1 : 25 durchführen, d.h. die Landung braucht erst in einem Umkreis von 30 bis 50 km Entfernung zu erfolgen, so daß sicher ein geeignetes Gelände ausfindig gemacht werden kann. Ist so die Frage nach der maschinentechnischen Seite durchaus lösbar, so wird auch die Steuerfrage keine Schwierigkeiten bieten. Das Verkehrsflugzeug, das bei den unterzubringenden Konstruktionsgewichten mehrere Tausend Kilogramm Fluggewicht erhält, ist natürlich gegen Gewichts Verschiebungen von wenigen Hundert Kilogramm im Rumpfkörper nicht empfindlich. Infolgedessen können sich die Insassen frei bewegen und die vorgesehenen Führer können sich nach Bedarf beim Steuern ablösen. Da ferner der Steuerraum mit den genauesten Kontrollapparaten, Höhenmessern und Kompassen ausgerüstet sein muß, weil wegen der hohen Geschwindigkeit alle Sinne des Menschen in peinlichster Weise durch Automaten unterstützt werden müssen, so ist eine Ueberanstrengung der Führer nicht zu befürchten. Was die hohe Geschwindigkeit und die damit verbundene Gefahr anbetrifft, so sei auf folgendes hingewiesen. Bei Schnellbahnen hat sich gezeigt, daß selbst farbige Signale in grotesken Formen bei Geschwindigkeiten von 200 km-Std. nicht mehr klar unterscheidbar waren. Das ist im Luftverkehr ganz anders. In Höhen von 1500 bis 2000 m ist das Gelände selbst bei 300 km/Std. noch scharf zu beobachten, es schiebt sich ganz langsam fort. Die gleiche Beobachtung macht man ja aus Schnellzügen nach entfernten Zielen. Ist das Gelände wegen Wolken nicht sichtbar, so fährt man nach der Zeit und geht nach bestimmten Stunden zur Orientierung tiefer. Ein Zusammenstoß in den Lüften ist aber durch weit sichtbare Kenntlichmachung der Apparate und durch eine international strikt durchzuführende Fahrordnung zu vermeiden. Daß der Führerraum natürlich völlig abgeschlossen ist, dürfte bei den hohen Geschwindigkeiten selbstverständlich sein. Die Steuer werden fernerhin entweder durch Zwischenschaltung besonderer Hilfsmaschinen betätigt oder aber ausbalanziert, so daß die Steuerkräfte gering werden. Wir haben schon mehrfach Größenverhältnisse des Flugzeuges erwähnt: 5 bis 8 t Fluggewicht, 1500 bis 1800 PS und dergleichen. Da wird man kopfschüttelnd fragen: „Wie groß wird dann der Apparat und wo läßt er sich unterbringen?“ – Natürlich wird das zukünftige Flugzeug Längen- und Breitenabmessungen von 40 bis 50 m und mehr erhalten, es wird daher auch großer Unterkunftsräume bedürfen, aber brauchen das unsere Schiffe und Luftschiffe etwa nicht? Wir haben weiter oben gesehen, daß bei völliger Motorhavarie in der Luft noch ein Flugplatz in 30 bis 50 km Entfernung angesteuert werden kann; denken wir uns daher über das Kulturland ein Netz gebreitet von 120 km Maschenbreite für Flugplätze mit Halle und dazwischen je einen Landungsplatz für kleine Notausbesserungen, so ist dadurch schon genügende Sicherheit in den Luftverkehr mit Flugzeugen gebracht, weil einer dieser Plätze mit Sicherheit angesteuert werden kann. Wird die Kostenfrage aufgerollt, so denke man nur einmal an die Anlage eines Luftschiffhafens oder noch viel mehr an die Anlage eines Seeschiffhafens – ja man vergegenwärtige sich nur einmal die jährlichen Instandhaltungskosten mit Baggergeld, Kosten für Befeuerung, Betonnung usw. Sogar die Unterhaltungskosten der Chausseen mit starkem Kraftwagenverkehr und seiner Staubplage werden sehr lehrreich sein! – In früheren Zeiten tauchten allerlei Projekte zusammenklappbarer Flugzeuge auf, die dann als Auto weiterfahren sollten (einige außerdem noch als Motorboot!). Das waren natürlich schreckliche Erzeugnisse überhitzter Erfinderhirne. Das Flugzeug gehört ebensowenig in die Straße wie das Segelboot, beide sollen in ihrem Element bleiben. Will man als Großstädter eine Luftreise machen, so fährt man von der Wohnung mit dem Auto zum Flugplatz, man soll aber nicht vom Flugzeug verlangen, daß man auf dem Hausdach abgeholt wird. – Ist das Verkehrsflugzeug aber (dank guter Organisation) nur noch gezwungen, bestimmte, gute Plätze anzulaufen, so sind seine Abmessungen – und mögen sie uns heute noch so groß erscheinen – eigentlich nebensächlich. Wer einmal gesehen hat, wie der Lotse den „Imperator“ mit eigener Kraft ohne jede Schlepperunterstützung leicht und elegant an die Brücke bringt, der weiß, daß wir auch mit Flugzeugen bei ruhiger stetiger Entwicklung ähnliche Leistungen vollbringen werden. Diese Großflugzeuge verlangen zweifellos berufsmäßig ausgebildetes Führerpersonal, das Betätigungsfeld für Sportleute muß also auf anderen Bahnen liegen. Aber auch Sportleute wollen große Geschwindigkeiten, um jenen herrlichen Nervenprickel zu empfinden, auch sie wollen im Flugzeug genießen, daher nicht dauernd dem unangenehmen Propellerstrom der Auspuffgase mit ihren Oel- und Benzinrückständen ausgesetzt sein. Das führt zwingend zur Bauart der „Sportmaschine“. Um an Gewicht zu sparen, werden nur zwei Sitze vorgesehen, so daß wir auf das moderneRumpfflugzeug kommen. Daher muß der Motor, um unter Aufsicht zu sein, vorn liegen. Die Auspuffgase sollen nicht hinderlich sein, also müssen die Zylinder hängend angeordnet sein, damit die Gase und das Oel unter dem Rumpf abziehen. Die Maschine soll freie Aussicht bieten und der Propellerstrom nicht die Insassen stören, folglich muß der Motor mit zwei Kegelradübersetzungen auf zwei seitlich angebrachte langsam rotierende Luftschrauben arbeiten. Auf diese Weise wird neben dem Verkehrsflugzeug die ganz anderen Anforderungen genügende Sportmaschine entstehen; der Führer sitzt, wie beim Kraftwagen, vorn, durch eine Glascheibe gegen den starken Luftzug geschützt. Er hat das ganze Gelände zum freien Ausblick vor sich, so daß er die Schönheit des Fluges voll auskosten kann.