A.D. Astinus - Die Neun größten Erfindungen der Menschheit

Gemischtbauweise

Die Gemischtbauweise ist eine Mischung aus Holz- und Metallbauweise. Üblicherweise besteht hierbei der Rumpf aus einem geschweißten Metallgerüst, das mit Stoff bespannt ist, während die Flügel 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. Die Schleicher K 8 ist ein Flugzeug mit einem Rumpf aus Metallgerüst und hölzernen Tragflächen, bei der Piper PA-18 bestehen die Tragflächen aus einem Aluminiumgerüst.

Kunststoffbauweise

Die Metallbauweise wird seit einigen Jahren zunehmend durch die Faser-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 die FS 24, der Prototyp wurde 1953 bis 1957 von der Akaflieg Stuttgart gebaut. Inzwischen gehen aber auch Hersteller von Motorflugzeugen auf die FVK-Bauweise über, z. B. Diamond Aircraft oder Cirrus Design Corporation. Beispiele für die FVK-Bauweise sind der Schempp-Hirth Ventus oder die Diamond DA40. Vor allem im Großflugzeugbau werden zurzeit auch Kombinationen aus Metallbauweise und FVK-Bauweise hergestellt. Ein populäres Beispiel ist der Airbus A380.

Wartung

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.

Lebensdauer

Flugzeuge unterliegen, im Gegensatz zu bestimmten Einzelkomponenten wie Fahrwerken, grundsätzlich keiner maximalen Betriebsdauer. Verkehrsflugzeughersteller setzen bei der Konstruktion für ihre Maschinen nur eine Zielgröße für die Lebensdauer fest, bei Boeing Minimum Design Service Objective, bei Airbus Design Service Goal (DSG) genannt. Diese Zielgrößen orientieren sich an der typischen Nutzung innerhalb von 20 Jahren. Die meisten Typen sind auf 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. Diese Mindestzielgrößen werden insbesondere hinsichtlich des Alters und der Flugstunden in großer Zahl überschritten. Airbus bietet, noch bevor die erste Maschine die Grenze des DSG erreicht, eine erweiterte Grenze Enhanced Service Goal (ESG) in Verbindung mit bestimmten Wartungsanforderungen an. Seit dem Jahr 1988 stieg durch den Vorfall bei Aloha-Airlines-Flug 243 das Thema ausgedehnte Rissbildung (Widespread Fatigue Damage, WFD) bei älteren Flugzeugen in der Aufmerksamkeit von Behörden und Herstellern. Die Federal Aviation Administration verlangt bei Flugzeugen mit einem Höchstabfluggewicht von 75.000 Pfund (34 t) seit dem Jahr 2011 mit Beginn ab 2013-2017 (je nach Alter des Flugzeugtyps) von den Herstellern die Angabe von Limits 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 Boeing schätzt, dass bei Inkrafttreten für die ältesten Flugzeuge im Juli 2013 nur 25 Boeing-Maschinen weltweit oberhalb der neuen LOV liegen. 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 Flugpioniere

1810 bis 1811 konstruierte Albrecht Ludwig Berblinger, der berühmte Schneider von Ulm, seinen ersten flugfähigen Gleiter, führte ihn jedoch der Öffentlichkeit über der Donau unter ungünstigen Windverhältnissen vor und stürzt unter dem Spott der Zuschauer in den Fluss. Dass sein Flugzeug flugfähig war, wurde 1986 nachgewiesen.

Der englische Gelehrte Sir George 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 „mit angestellter Fläche und einem Vortriebsmechanismus“. Er beschrieb damit als erster das Prinzip des modernen Starrflügelflugzeugs. Im Jahr 1849 baute er einen bemannten Dreidecker, der eine kurze Strecke flog.

Der Russe Alexander Moschaiski baute ein Flugzeug mit einem Dampfmaschinenantrieb, 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 ZAGI (getestet 1982) flugfähig. Zu dem Flug ist es jedoch durch den Tod des Konstrukteurs nicht mehr gekommen.

Otto Lilienthal und Clement Ader

Der Flugpionier Otto Lilienthal (1848–1896) entwickelte nach ausführlichen theoretischen und praktischen Vorarbeiten Gleitflugzeuge und führte mit ihnen erfolgreiche Gleitflüge nach dem Prinzip „schwerer als Luft“ durch. Er ist deutlich über 1.000-mal gesegelt. Die erzielten maximalen Flugweiten lagen bei 250 Metern. Die aerodynamische Formgebung seiner Tragflügel erprobte er auf seinem „Rundlaufapparat“, der von der Funktion her ein Vorgänger der modernen Windkanäle 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 ersten gesteuerten Motorflüge soll der deutsch-amerikanische Flugpionier Gustav 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 motorisierten Jatho-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.

Gebrüder Wright

Die herausragende Leistung der Gebrüder Wright bestand darin, als erste ein Flugzeug gebaut zu haben, mit dem ein erfolgreicher, andauernder, gesteuerter Motorflug möglich war, und diesen Motorflug am 17. Dezember 1903 auch durchgeführt zu haben. 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 dem Wright Flyer einen gesteuerten Vollkreis fliegen konnte. Am Rand sei bemerkt, dass der Wright Flyer dem Typ nach ein „Canard“ war, sich also die Höhensteuerung vor dem Haupttragwerk befand.