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Nurflügel


Ein Nurflügel, auch Nurflügelflugzeug oder Nurflügler ist die Bezeichnung für Flugzeuge mit einer speziellen konstruktiven Auslegung, bei denen auf ein gesondertes abgesetztes Höhenleitwerk und auf Seitenleitwerke verzichtet wird. Statt eines konventionellen Röhren- oder Rechteckrumpfquerschnitts weisen Nurflügler außerdem einen fließenden Übergang zwischen Rumpf und Tragflächen auf. Diese konstruktive Auslegung wird auch „reiner“ Nurflügler genannt.[1]

„Reine“ Nurflügel stellen eine Untergruppe der schwanzlosen Flugzeuge dar. „Schwanzlose“ unterscheiden sich von konventionellen Flugzeugen nur durch das Fehlen eines abgesetzten Höhenleitwerks, wobei ein abgesetzter Rumpf und ein konventionelles Seitenleitwerk vorhanden sein können. Z. B. sind Deltaflügler sehr oft als „Schwanzlose“ ausgelegt. Die Unterscheidung zwischen Schwanzlosen und Nurflügeln ist jedoch nicht scharf abgrenzbar; oft werden beide Bezeichnungen auch synonym eingesetzt.[2][3]

Ursprung und Pioniere

Der Österreicher Ignaz „Igo“ Etrich entwickelte im Jahre 1903 den ersten Nurflügel nach dem Vorbild des Flugsamens von Zanonia macrocarpa und bekam 1905 ein Patent darauf. 1910 wurde das Junkers Nurflügelpatent von Hugo Junkers angemeldet. Weitergeführt wurde die Idee sowohl von den deutschen Gebrüdern Horten ab ca. 1933, als auch seit 1929[4] von der Northrop Corporation unter Jack Northrop, einem US-Konstrukteur, der zuvor für die Firmen Lockheed (damals Loughead Aircraft Manufacturing Company) und Douglas gearbeitet hatte. Zwischen 1925 und 1950 wurde das Konzept auch von Boris Iwanowitsch Tscheranowski, Handly Page, Alexander Lippisch und Alliott Verdon Roe erforscht.[5]

Varianten

Man unterscheidet zwei Konstruktionsansätze:

  • Der Nurflügel nach den Gebrüdern Horten hat keine senkrechten Flächen und erzeugt die Stabilität um Hoch- und Querachse durch eine glockenförmige Verteilung der Auftriebskraft und einer starken Pfeilung.
  • Der Brett-Nurflügel erzeugt seine Längsstabilität durch besondere, stabilfliegende Flügelprofile (S-Schlag-Profil), welche bei der Auftriebserzeugung kein Drehmoment um die Querachse erfahren, das bei konventionellen Flugzeugen durch das Höhenleitwerk kompensiert werden muss. Die Stabilität um die Gierachse wird meistens durch ein Seitenleitwerk an einem Heckausleger gewährleistet.

Vorteile

Im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen – bei denen lediglich die Tragflächen und nicht der gesamte Flugzeugcorpus für den Auftrieb sorgen – zeichnen sich Nurflügler durch ihre formspezifischen maximierten Auftriebseigenschaften aus. Aufgrund dessen wird die Leistung der Triebwerke wirtschaftlicher ausgenutzt.[6] Da im Gegensatz zu klassischen Flugzeugen die der Schwerkraft unterworfene Nutzlast nicht von den auftriebserzeugenden Flügeln getrennt ist, entstehen geringere Strukturkräfte. Somit kann das Flugzeug leichter konstruiert werden. Bei Militärflugzeugen ist das geringere Radarprofil ausschlaggebend.

Nachteile

Die Nachteile eines Nurflügels liegen in der im Allgemeinen geringeren Flugleistung und Flugstabilität. Die notwendige aerodynamische Stabilisierung um die Querachse kann nicht widerstandsgünstig durch das am langen Hebelarm liegende Höhenleitwerk erreicht werden, sondern muss durch den Flügel selbst erbracht werden. Dies erfordert entweder eine spezielle Flügelgeometrie, oder eine gezielte Schränkung, oder eine momentenfreie Profilierung, die einen höheren Luftwiderstand hervorruft. Andererseits wird durch den fehlenden Rumpf der Luftwiderstand wieder geringer, sodass für bestimmte Anforderungen ein Nurflügel-Flugzeug auch aerodynamisch günstiger sein kann. Durch ihre geometrischen Eigenschaften bedingt, befindet sich bei reinen Nurflüglern der Schwerpunkt teilweise nur knapp vor dem Neutralpunkt. Somit besteht die Gefahr, dass sich der Nurflügler, beispielsweise bei einem Strömungsabriss, nicht etwa durch ein von der Eigengewichtsverteilung verursachtes Abkippen der Rumpfnase selbst stabilisiert, sondern sich „aufschaukelt“ und unbeherrschbar wird.

Für einen Nurflügler, der in großer Höhe fliegen soll, ergibt sich zusätzlich das Problem der Druckbelüftung der Flugzeugkabine. Bei konventionellen Flugzeugen mit annähernd kreisförmigem Querschnitt wird die Struktur fast gleichmäßig belastet. Die Flugzeugkabine eines Nurflüglers weicht jedoch stark von der idealen Form des Kreises ab (sie gleicht einer langgestreckten Ellipse oder einem Rechteck). Die dadurch bedingte höhere Strukturbelastung muss durch zusätzliches Material versteift und somit einem höheren Gewicht ausgeglichen werden.

Bei gepfeilten Nurflüglern tritt ein Problem auf, das die Gebrüder HortenMitteneffekt“ nannten. Bei zunehmender Geschwindigkeit wird das Flugzeug zunehmend kopflastig, was im genauen Gegensatz zu konventionellen Konstruktionen steht, wo steigende Geschwindigkeit eher Schwanzlastigkeit hervorruft.

Militärisch genutzte Nurflügel verzichten oftmals vollständig auf vertikale Leitflächen wie Seitenleitwerke oder Winglets, um so durch das Vermeiden rechter Winkel Radarreflexionen zu minimieren. Die Stabilisierung dieser Flugzeuge erfolgt, oftmals mit Hilfe des Horten-Konzeptes, durch horizontale Klappen an der Tragfläche, die von einem Rechner angesteuert werden, der die Fluglage ständig überwacht.

Verbreitung

Im Vergleich zu konventionellen Flugzeugen mit Leitwerk gibt es von den reinen Nurflügeln nur wenige Baumuster:

Boeing plant nach den Erfahrungen der B-2 Spirit mit dem Projekt Blended Wing Body derzeit eine zivile Nutzung des Nurflügel-Systems für die Passagierluftfahrt. Ein verkleinerter Prototyp, die Boeing X-48, wurde bereits erfolgreich getestet. Das DLR erforscht in Zusammenarbeit mit Airbus die Realisierung eines Very Efficient Large Aircraft. Militärischen Einsatz findet der Konstruktionstyp des Nurflüglers derzeit bei Flugzeugen, die besonders auf ein geringes Radarecho hin konstruiert sind. Nurflügel findet man häufig im Flugmodellbau sowie bei fußstartfähigen Luftsportgeräten (flexible und starre Hängegleiter sowie Gleitflugzeuge).

Siehe auch

Literatur

  • Rudolf Storck u. a.: Flying Wings. Die historische Entwicklung der Schwanzlosen- und Nurflügelflugzeuge der Welt. Bernard und Graefe, Bonn 2003, ISBN 3-7637-6242-6, Umfangreiche Typendokumentation mit Zeichnungen und Fotos.
  • Karl Nickel, Michael Wohlfahrt: Schwanzlose Flugzeuge. Ihre Auslegung und ihre Eigenschaften. Birkhäuser Verlag, Basel u. a. 1990, ISBN 3-7643-2502-X (Flugtechnische Reihe 3). Umfangreiches Lehrbuch, in dem alle Nurflügeltypen behandelt werden.
  • Reimar Horten, Peter F. Selinger: Nurflügel, Die Geschichte der Horten-Flugzeuge 1933–1960. 5. unveränderte Auflage. H. Weishaupt Verlag, Graz 1993, ISBN 3-900310-09-2. – Geschichte ihrer Entwicklung, reich bebildert, zahlreiche Typenskizzen.
  • Diplomarbeit zum Thema (PDF, 7,57 MB).
  • Robert Schweißgut: Wing-Tips. Selbstverlag Robert Schweißgut, Weissenbach/Tirol 2004. – Hier werden zahlreiche Nurflügelmodelle (Horten-, Pfeil- und Brettkonzepte) vorgestellt.

Weblinks

 Wiktionary: Nurflügel – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
 Commons: Nurflügel  – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. K. Nickel, M. Wohlfahrt, Schwanzlose Flugzeuge, S. 5
  2. K. Nickel, M. Wohlfahrt, Schwanzlose Flugzeuge, S. 1, 4 und 6
  3. Rudolf Storck, Flying Wings, S. 14
  4. Storck: Flying Wings, S. 372
  5. Egbert Torenbeek: From Tube and Wing to Flying Wing. S.121-155 in: ebender: Advanced aircraft design - conceptual design, technology and optimization of subsonic civil airplanes. Wiley, Chichester 2013, ISBN 978-1-118-56811-8.
  6. X-48 B: Boeing macht Hitlers Traum vom Nurflügler wahr. Welt Online, 15. Oktober 2010, abgerufen am 12. Juni 2011.

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Quelle: Wikipedia - http://de.wikipedia.org/wiki/Nurflügel (Vollständige Liste der Autoren des Textes [Versionsgeschichte])    Lizenz: CC-by-sa-3.0

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