An einer neuen Entwicklungsschwelle im Flugzeugbau. Stand der Entwicklung der Raketen- und Lenktechnik

82 Pages·1955·3.407 MB·German

by  Gustav-Viktor Lachmann, A. Gerber (auth.)

ARBEITSGEMEINSCHAFT FüR FORSCHUNG
DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
41. Sitzung
am 7. Apri11954
in Düsseldorf
ARBEITSGEMEINSCHAFT FüR FORSCHUNG
DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
HEFT 41
Gustav-Viktor Lachmann
An einer neuen Entwicklungsschwelle im Flugzeugbau
A. Gerber
Stand der Entwicklung der Raketen- und Lenktechnik
SPRINGER FACHMEDIEN WIESBADEN GMBH
ISBN 978-3-663-02993-9 ISBN 978-3-663-04181-8 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-663-04181-8
Copyright 1955 by Springer Fachmedien Wiesbaden
Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag· Köln und Opladen 1955
INHALT
Direktor Dr.-Ing. Gusta'l)-Viktor Lachmann, London
An einer neuen EntwicklungsschWielle im Flugzeugbau 7
Diskussionsbeiträge
von Oberregierungsrat Dr. }. Pretsch, Direktor Dr.
Ing. G. V. Lachmann, Prof. W. Blume, Prof. Dr.
F. Seewald, Staatssekretär Prof. L. Brandt, Dr.-Ing.
E. W. Pleines . 5 I
Direktor Dr.-Ing. A. Gerber, Zürich-Oerlikon
Stand der Entwicklung der Raketen- und Lenktechnik 57
Diskussionsbeiträge
von Staatssekretär Prof. L. Brandt, Dr. Karl Steimel,
Direktor Dr.-Ing. A. Gerber. 77
An einer neuen Entwicklungsschwelle
im Flugzeugbau
Direktor Dr.-Ing. Gustav-Viktor Lachmann, F. R. Ae. S.':-
Als ich als junger Leutnant im Frühjahr 1917 fliegen lernte, da war ein
bedeutender und origineller Mann Inspekteur der Fliegertruppe, der unver
geßliche Oberstleutnant Siegert. Der preußische Offizier ist berühmt durch
seine traditionellen Tugenden. Im Auslande hatte man oft ein Zerrbild von
ihm gemacht. Es wurde ihm nachgesagt, er sei zu konservativ eingestellt, zu
verwurzelt im Althergebrachten - es fehle ihm die biegsame Anpassung an
neue Bedingungen und die schnelle Erfassung neuer technischer Möglichkeiten.
Ich lasse es dahingestellt, ob dies stimmt. Auf Siegert traf es gewiß nicht
zu, denn seine Originalität und Weitsichtigkeit waren sprichwörtlich. Ihm
fehlte zweifellos nicht, was man gemeinhin mit "Vision" bezeichnet.
Einer der berühmten Siegertschen Befehle endete mit den Worten: "Der
moderne Flieger wird eine Kreuzung sein aus dem Zirkusdirektor Renz, dem
Gelehrten Einstein und der tausendarmigen Göttin Kali." Er wollte durch
die schlagwortähnliche Definition die Notwendigkeit sportlich-wagemutiger
Einstellung, der technisch-wissenschaftlichen Durchdringung und der Viel
seitigkeit betonen. Der "Zirkusdirektor" als symbolischer Arktyp ist mit
Fokker aus dem modernen Flugzeugbau verschwunden. Ich möchte an seine
Stelle - um im Siegertschen Stil zu verbleiben - den mittelalterlichen Seher
Nostradamus hinzufügen; denn bei aller wissenschaftlichen Durchdringung
und Vielseitigkeit ist dennoch eine Art wissenschaftlich geschultes und ge
lenktes zweites Gesicht unentbehrlich. - Man nennt das in England "crystal
gazing". Wie man es auch neilnen mag, es gehört zum Handwerk.
I. W iss e n s c h a f t I ich e 0 r i e n ti e run g ,
Vielseitigkeit und Vision
Es gibt wohl kaum einen anderen Zweig der modernen Technik, der so
stark und vielseitig wissenschaftlich durchdrungen ist wie der Flugzeugbau.
In ihm begegnen sich Aerodynamik - Gasdynamik - Thermodynamik -
':- Direktor der Forschung, Handley Page Ltd. London
8 Gustav -Viktor Lachmann
allgemeine Mechanik - allgemeine Physik -- Elastizitätstheorie - Statik -
Festigkeitslehre - Metallurgie - Elektronik und Hydraulik - und über allem
angewandte und reine Mathematik.
Die Anwendung theoretischer Methoden wächst ständig in gleichem
Maße mit der zunehmenden Komplexität der Aufgaben.
Die gewaltigen Kosten neuzeitlicher Baumuster zwingen dazu, Stabili
täts- und aeroelastische Probleme (Flügelschwingungen) in weitgehendem
Maße analytisch zu untersuchen, um gefährliche Bedingungen schon vor
dem Probeflug zu erkennen und auszuschalten.
Hier helfen dem Ingenieur die elektronischen Rechenmaschinen (digital
und analogue computors), welche eine routinemäßige Lösung von verwik
kelten Differentialgleichungen und sogar die Simulierung von Flugzustän
den auf dem Versuchsstand ermöglichen.
Durch die Einführung dieser mathematischen Hilfsmittel auf elektro
nischer Grundlage hat sich das ganze Verhältnis des praktischen Ingenieurs
zur Differentialgleichung geändert. Man könnte beinahe sagen: Beide sind
sich wesentlich näher gekommen.
In der guten alten Zeit, als es noch berittene Truppen gab, pflegte man
scherzhaft zu sagen, daß ein kluges, älteres Schwadronspferd in der Lage
war, kleinere Felddienstaufgaben selbständig zu lösen. Mit der gleichen
scherzhaften übertreibung könnte man heute sagen, daß die elektronische
Rechenmaschine bei entsprechender Instruktion größere Doktorarbeiten in
Bruchteilen von Sekunden und Minuten bewältigt, für die geübte Rechner
Wochen und Monate gebrauchen würden.-
Den heutigen Flugzeugbau kennzeichnet einmal der steile Entwicklungs
gradient, und damit im Zusammenhang die Notwendigkeit ständiger
Neuorientierung und überholung technischer Ansichten - und andererseits
die relativ lange Zeit (viereinhalb bis sechs Jahre), die die Fertigstellung
eines modernen Großflugzeuges vom ersten Entwurf bis zur Fertigungs
reife braucht.
In der romantischen Epoche des Flugzeugbaus (Holzbau) war der Ent
wicklungsgradient noch relativ flach, und die Entwicklungszeit eines neuen
Baumusters relativ kurz. Heute ist es umgekehrt, und die Wahrscheinlichkeit
ist daher größer, daß ein fertiges Baumuster veraltet ist, wenn es seine In
kubationszeit vollendet hat.
Was für die öffentlichkeit als "letzte" Entwicklungsform erscheint, be
deutet für den Konstrukteur die Verwirklichung von Gedanken, technischen
Ansichten und theoretischer Erkenntnis, die er vor fünf bis sieben Jahren
An einer neuen Entwicklungsschwelle im Flugzeugbau 9
im Kopfe trug. Für ihn ist das "heute" Gewordene das "gestern" Erdachte;
das "morgen" Werdende entsteht schon heute. Aus diesem Grunde betonte
ich eingangs, daß der moderne Flugzeugkonstrukteur mehr denn je einer
gewissen technischen Vision oder Intuition bedarf, um nicht von der Ent
wicklung überholt zu werden.
Diese Betrachtungen gelten nicht nur für den Konstrukteur, "der ein
technischer Existentialist ist", dessen geistige Einstellung sich daran gewöhnt
hat, daß sich Vergangenheit in der Gegenwart verwirklicht und dag
die Zukunft durch die Gegenwart bestimmt wird. Sie sollten auch von dem
Außenstehenden bei der Beurteilung "neu" herauskommender Formen be
rücksichtigt wel'den.
Das wirklich Neue besteht als Gedankenbild schon heute und nimmt Ge
stalt an, um sich in fünf oder sechs Jahren zu enthüllen. Technische Propa
ganda hat oft nur die Aufgabe, in der Vergangenheit gemachte überlegun
gen und Entscheidungen zu rechtfertigen, obwohl im Laufe der Entwick
lungsjahre bereits eine wesentliche technische Neuorientierung eingetreten ist.
Diese intuitive Funktion des Konstrukteurs, bzw. der Gruppe, welche die
Vorstudien für neue Entwürfe macht, muß natürlich so weitgehend wie
möglich durch exakte Forschung gestützt und unterbaut werden.
Der industriellen Forschung kommt heute eine viel größere Bedeutung zu
als in früheren Jahren, als die sogenannte allgemeine Forschung geneigt war,
auf die "ad hoc"-Methoden der Industrie herabzusehen.
Die große zeitliche Spanne, die besteht zwischen der Konzeption des Ent
wurfes und der Fertigstellung des Baumusters, bedingt, daß die industrielle
Forschung der Arbeit des eigentlichen Konstruktionsbüros um einen weiten
zeitlichen Vorsprung voraus sein muß, um den Entwurf vorzubereiten und
die technischen Unterlagen zu entwickeln.
Forschung, die in technisches Neuland vorstößt, ist mit einer Kavallerie
patrouille vergleichbar; ganz vorne sind die Spitzenreiter, die sich vorfüh
len, Verbindungsleute halten Fühlung mit der eigentlichen Streife, und da
hinter folgt das Gros, welches den erforschten Geländegewinn konsolidiert.
Dieser Vergleich scheint mir auch deshalb geeignet, als! er die Bedeutung
des Individuums, des Spitzenreiters, hervorhebt. Die wirklich fortschritt
lichen Gedanken werden in den Hirnen besonders Begabter oder Erleuch
teter geboren, aber nicht im Gros.
Das Gros kann erst in Kraft treten und sich breit entwickeln, wenn die
Spitzen ihre Arbeit getan haben. Natürlich geht die Konsolidierung erforsch
ter Gebiete schneller vor sich und kann wirkungsvoller geplant werden,
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wenn das Gros genügend stark ist. Das Gros ist naturgemäß wesentlich
größer in Amerika als in England, aber ich bin der Ansicht, daß die
Spitzen in England besser sind. Dies liegt nicht nur an der verschiedenen
Art der Ausbildung - größere Vielseitigkeit in England und Spezialisten
züchtung in Amerika. Bei einem breiteren Gros entsteht von selbst die Not
wendigkeit, die talentierteren Individuen in leitende und beaufsichtigende
Stellungen abzuziehen, wodurch die produktive Leistungsfähigkeit des Gros
geschwächt wird. Im Durchschnitt stehen in England 300-500 Konstruk
teure, Aerodynamiker, Statiker und Versuchsingenieure zur Entwicklung
eines neuen Baumusters zur Verfügung, während man in Amerika mit einem
Vielfachen dieser Zahl rechnet.
Der qualitative Unterschied zwischen industrieller und allgemeiner For
schung ist nicht mehr so groß als früher. Beide arbeiten auf gleicher Ebene
und im gleichen Kontinuum und zumeist in enger Zusammenarbeit.
Angesichts des gesteigerten Tempos der Entwicklung kann die Industrie
nicht bequem darauf warten, bis ihr die Forschungsanstalten Ergebnisse und
Daten gebrauchsfertig liefern.
Aus diesem Grunde braucht die moderne Flugzeugindustrie heute einen
großen Stab wissenschaftlicher Hilfsarbeiter, Forschungsingenieure und
Mathematiker von gleichem Kaliber wie ihre Kollegen in den Forschungs
anstalten.
Schwellen der Entwicklung
Die Entwicklung des Flugzeugbaus während der vergangenen 50 Jahre
ist, von Moden und "neuen Linien" abgesehen, gekennzeichnet durch einige
wesentliche und richtungweisende Gedanken von grundsätzlicher Bedeu
tung, die wir rückblickend heute als entscheidende Wegweiser erkennen
und würdigen.
In großen Zügen gesehen läßt sich die Entwicklung in folgende Stufen
gliedern:
Die romantische Epoche der Pioniere und begeisterten Amateure ging
1914 mit Ausbruch des ersten Weltkrieges zu Ende.
Während der Kriegsjahre 1914-1918 erfolgte die ingenieursmäßige
Durchdringung des Flugzeugbaus und der Aufbau einer wirklichen Flug
zeugindustrie.
Die Entwicklungsschwelle nach dem Ende des ersten Weltkrieges ist ge
kennzeichnet durch die Namen Junkers, Dornier und Rohrbach und durch
die richtungweisenden deutschen Arbeiten auf dem Gebiete des Metallbaues.
An einer neuen Entwicklungsschwelle im Flugzeugbau 11
Abb. 1: Douglas D. C. 2
Junkers schuf den freitragenden Eindecker, insbesondere den Tiefdecker
mit dickem Profil (F. 13 gefolgt von der Ju 52). Rohrbach erkannte die
Bedeutung über die Flügelspannweite verteilter Lasten (Triebwerke) und er
erkannte ebenfalls die Notwendigkeit höherer Flächenbelastungen für Groß
flugzeuge, um das Anwachsen des Anteils des Leergewichts am Gesamt
gewicht mit zunehmenden Längenabmessungen zu verzögern. Auf theoreti
~chem Gebiete war die wesentliche Erkenntnis die Theorie des induzierten
Widerstandes, die wir Prandtl und der Göttinger Schule verdanken. Damit
war eine rationelle Widerstandsaufteilung beim Entwurf ermöglicht.
Die Jahre von 1918-1930 könnte man als die Emanzipationsperiode des
freitragenden Eindeckers bezeichnen. England blieb bis Anfang der dreißiger
Jahre das letzte Bollwerk der Doppeldecker-Bauart, schloß sich aber dann
mit Beginn der Aufrüstung der neuen Richtung an, die hauptsächlich in
Deutschland und den Vereinigten Staaten ihre Schrittmacher gefunden hatte.
Die Jahre zwischen 1930 bis zum Ausbruch des zweiten Weltkrieges waren
erfüllt mit aerodynamischen und konstruktiven Verfeinerungen, Entwick
lung von Triebwerksverkleidung für luftgekühlte Motoren, Einführung der
Verstellpropeller, des einziehbaren Fahrgestells und der Anwendung von
Landeklappen und Spaltflügel, bedingt durch die Vergrößerung der Flächen
belastung. Ein richtungweisendes Baumuster dieser Epoche ist die Dou
glas DC 2 (Abb. 1).
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Die Jahre des zweiten Weltkrieges brachten, besonders in Deutschland,
eine ganze Reihe richtungweisender Gedanken.
In dieser Beziehung nenne ich den Raketenantrieb und die Einführung
der Gasturbine in Form des Strahltriebwerks und die Einführung des Pfeil
flügels.
Pfeilflügel und Strahltriebwerk führten die Fluggeschwindigkeit nahe an
die Schallgeschwindigkeit heran und verlangten die Berücksichtigung von
Verdichtungsstößen im aerodynamischen Entwurf.
Richtungweisende Baumuster aus der Kriegszeit stammten von HeinkeL
Messerschmitt, Lippisch und Junkers (Abb. 2).
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Abb. 2: Messerschmitt und Lippisch
Die Entwicklung seit 1945 in den Vereinigten Staaten und in England
war entscheidend beeinflußt von deutschen Pionierarbeiten und Gedanken
richtungen.
Wir stehen heute, d. h. seit ungefähr 1953, an der transonischen Schwelle,
welche den Flugbereich in ,das Unterschall- und Uberschallgebiet teilt
(Abb.3).