Flugzeug: Dominanz in der modernen Kriegsführung

Von Fouad Sabry

Was ist ein Flugzeug?

Ein Flugzeug ist ein Fahrzeug, das fliegen kann, indem es von der Luft gestützt wird. Es wirkt der Schwerkraft entgegen, indem es entweder den statischen Auftrieb oder den dynamischen Auftrieb eines Tragflügels nutzt oder in einigen Fällen den direkten Abwärtsschub seiner Triebwerke. Gängige Beispiele für Luftfahrzeuge sind Flugzeuge, Hubschrauber, Luftschiffe, Segelflugzeuge, Motorschirme und Heißluftballons.

Ihr Nutzen

(I) Einblicke und Bestätigungen zu den folgenden Themen:

Kapitel 1: Luftfahrzeuge

Kapitel 2: VTOL

Kapitel 3: Tragflächen

Kapitel 4: Flugzeuge ohne Antrieb

Kapitel 5: Starrflügelflugzeuge

Kapitel 6: Flug

Kapitel 7: Geschichte der Luftfahrt

Kapitel 8: Mantelpropeller

Kapitel 9: Liste experimenteller Flugzeuge

Kapitel 10: Flugzeug

(II) Beantwortung der wichtigsten Fragen der Öffentlichkeit zu Luftfahrzeugen.

Für wen ist dieses Buch?

Fachleute, Studenten und Doktoranden, Enthusiasten, Bastler und alle, die über grundlegende Kenntnisse oder Informationen zu allen Arten von Flugzeugen hinausgehen möchten.

 

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: Eine Milliarde Sachkundig [German]
• Erscheinungsdatum: 18. Juni 2024

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Kapitel 1: Flugzeuge

Ein Fahrzeug oder eine Ausrüstung, die fliegen kann, indem sie Unterstützung aus der Luft erhält, wird als Flugzeug bezeichnet. Dies geschieht je nach Situation entweder durch statischen Auftrieb oder durch Nutzung des dynamischen Auftriebs, den ein Profil bietet.

Luftfahrt ist der Begriff, der verwendet wird, um sich auf alle menschlichen Aktivitäten zu beziehen, die sich um Flugzeuge drehen. Luftfahrt ist die Bezeichnung für die wissenschaftliche Untersuchung des Fliegens, die die Planung und den Bau von Flugzeugen umfasst. Bemannte Flugzeuge werden von einem Piloten geflogen, der physisch an Bord anwesend ist, während unbemannte Luftfahrzeuge entweder ferngesteuert werden oder selbst mit Bordcomputern fliegen können. Es gibt eine Vielzahl von Kategorien, die zur Kategorisierung von Flugzeugen verwendet werden können, einschließlich Auftriebstyp, Flugzeugantrieb, Verwendung und andere.

Der Aufstieg in die erste Person - und der sichere Abstieg - in der Neuzeit wurde jedoch von größeren Heißluftballons durchgeführt, die im 18. Jahrhundert gebaut wurden. Flugmodelle und Berichte über bemannte Flüge reichen viele Jahrhunderte zurück. Beide Weltkriege führten zu bedeutenden Fortschritten in der technologischen Entwicklung. Infolgedessen kann die Entwicklung von Flugzeugen in die folgenden fünf Epochen unterteilt werden:

Diejenigen, die maßgeblich an der Entwicklung des Fliegens von seinen ersten Versuchen bis 1914 beteiligt waren.

Der Erste Weltkrieg dauerte von 1914 bis 1918.

Nach den Kriegen zwischen 1918 und 1939 gab es einen Boom in der Luftfahrt.

Der Zweite Weltkrieg dauerte von 1939 bis 1945.

Die Jahre 1945 bis heute bilden die Nachkriegszeit, die allgemein als Jet-Zeitalter bekannt ist.

Ähnlich wie Schiffe mit Auftrieb auf dem Wasser schweben, nutzen Aerostaten diese Eigenschaft, um in der Luft schweben zu können. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie eine oder mehrere riesige Zellen oder Baldachine haben, die mit einem Gas gefüllt sind, das eine relativ geringe Dichte hat, wie Helium, Wasserstoff oder heiße Luft, und das weniger dicht ist als die Luft, die sie umgibt. Wenn das Gewicht dieses Gewichts zum Gewicht der Flugzeugstruktur addiert wird, entspricht das Gesamtgewicht des Flugzeugs und seiner Komponenten dem Gewicht der Luft, die vom Flugzeug verdrängt wird.

Kleine Heißluftballons, auch Himmelslaternen genannt, wurden erstmals im alten China vor dem 3. Jahrhundert v. Chr. erfunden und wurden hauptsächlich bei kulturellen Feierlichkeiten eingesetzt. Sie waren erst der zweite Flugzeugtyp, der flog, der erste waren Drachen, die vor über zweitausend Jahren im alten China erfunden wurden. Himmelslaternen waren der zweite Flugzeugtyp, der flog. (Siehe Han-Dynastie)

Das Wort Ballon bezog sich ursprünglich auf jeden Aerostaten, aber der Begriff Luftschiff bezog sich auf große, motorisierte Flugzeugkonstruktionen, oft Starrflügler, obwohl zu dieser Zeit noch keine produziert worden waren. Die Einführung von motorisierten Ballons, manchmal auch als lenkbare Ballons bekannt, und später von festen Rümpfen, die eine signifikante Vergrößerung ermöglichten, begann, die Art und Weise zu beeinflussen, wie diese Ausdrücke im allgemeinen Sprachgebrauch verwendet wurden. Die Zeppeline waren die größten und bekanntesten der motorisierten Aerostaten, die entwickelt wurden. Diese Aerostaten zeichneten sich durch eine solide Außenstruktur und eine ausgeprägte aerodynamische Haut aus, die die Gassäcke umgab. Aufgrund der Tatsache, dass es noch keine Flugzeuge mit festen Flügeln oder nicht starren Ballons gab, die groß genug waren, um als Luftschiffe bezeichnet zu werden, wurde der Begriff Luftschiff zum Synonym für das betreffende Flugzeug. Der Einsatz dieser Luftschiffe wurde schließlich aufgrund einer Reihe von Vorfällen obsolet, von denen der bemerkenswerteste der Untergang der Hindenburg im Jahr 1937 war. Heutzutage wird ein nicht angetriebener Aerostat als Ballon bezeichnet, während ein angetriebener Aerostat als Luftschiff bezeichnet wird.

Der Begriff Luftschiff bezieht sich auf einen Aerostaten, der angetrieben und gesteuert werden kann. Manchmal wird dieser Ausdruck nur in Bezug auf nicht starre Ballons verwendet, während ein lenkbarer Ballon manchmal als Luftschiff betrachtet wird (das dann starr oder nicht starr sein kann). Die nicht starren Varianten von Luftschiffen haben einen Gassack, der nur etwas aerodynamisch ist und stabilisierende Flossen am Heck des Schiffes hat. Diese wurden in der Branche schnell als Luftschiffe anerkannt. Diese Form wurde während des Zweiten Weltkriegs häufig für Fesselballons verwendet, da sie sowohl den Druck auf das Leine verringern als auch den Ballon stabilisieren kann, wenn er windigen Bedingungen ausgesetzt ist. Zusammen mit der Entwicklung des Designs wurde der Spitzname Luftschiff verwendet. Ein Luftschiff kann in der heutigen Zeit entweder ein luftschiffloses oder motorisiertes Luftschiff oder ein Luftschiff sein; Nichtsdestotrotz bezieht sich der Begriff Luftschiff auf jedes winzige Luftschiff oder Luftschiff.

Flugzeuge, die schwerer als Luft sind, wie z. B. Flugzeuge, müssen eine Methode entwickeln, um Luft oder Gas nach unten zu drücken, um eine Reaktion auszulösen, die das Flugzeug nach Newtons Bewegungsgleichungen höher treiben würde. Der Ursprung des Ausdrucks kann auf diese schnelle Bewegung durch die Luft zurückgeführt werden. Die Erzeugung von dynamischem Auftrieb kann auf zwei Arten erfolgen: entweder durch aerodynamischen Auftrieb oder durch angetriebenen Auftrieb in Form von Triebwerksschub.

Die am weitesten verbreitete Art von Auftrieb ist der aerodynamische Auftrieb, bei dem Flügel verwendet werden. Starrflügler halten ihre Höhe, indem sie ihre Flügel nach vorne bewegen, während Drehflügler die Höhe halten, indem sie flügelförmige Rotoren drehen, die häufig als Drehflügel bezeichnet werden. Ein Flügel ist eine planare, horizontale Fläche, die im Querschnitt oft wie ein Tragflügel geformt ist. Um Auftrieb zu erzeugen und den Flug zu ermöglichen, muss Luft über den Flügel strömen. Stoff oder andere dünne Materialplatten werden oft verwendet, um flexible Flügel zu konstruieren, die dann über eine steife Struktur gespannt werden. Die Bewegung eines Drachens wird durch die Geschwindigkeit des Windes bestimmt, der über seine Flügel fließt, die flexibel oder steif, fest oder rotierend sein können. Ein Drachen wird am Boden verankert.

Damit das Flugzeug einen angetriebenen Auftrieb erreicht, muss der Triebwerksschub senkrecht nach unten gerichtet sein. V/STOL-Flugzeuge wie der Harrier Jump Jet und die Lockheed Martin F-35B können mit motorisiertem Auftrieb vertikal starten und landen und dann mit aerodynamischem Auftrieb in einen stabilen Flug übergehen.

Obwohl eine Rakete an sich oft nicht als Aerodyn angesehen wird, da sie nicht auf Luft für ihren Auftrieb angewiesen ist (und sogar in den Weltraum fliegen kann), wurden mehrere aerodynamische Auftriebsfahrzeuge von Raketentriebwerken angetrieben oder unterstützt. Eine Rakete an sich gilt nicht als Aerodyn. Es besteht eine geringe Chance, dass raketengetriebene Raketen, die aufgrund des Luftstroms über ihren Körper bei extrem hoher Geschwindigkeit aerodynamischen Auftrieb erhalten, erfolgreich sein würden.

Der Drachen gilt als Vorfahre des Flugzeugs mit festen Flügeln. Ein Starrflügler nutzt seine Vorwärtsgeschwindigkeit, um einen Luftstrom über die Flügel zu erzeugen, während ein Drachen am Boden verankert ist und auf den Wind angewiesen ist, der über seine Flügel weht, um Auftrieb zu geben. Dies steht im Gegensatz zu einem Flugzeug mit beweglichen Flügeln, das seine Vorwärtsgeschwindigkeit nutzt. Drachen gelten als die früheste Art von Flugzeugen, die jemals geflogen sind, und ihre Erfindung kann bis nach China um 500 v. Chr. zurückverfolgt werden. Bevor Testflugzeuge, Windkanäle und Computermodellierungsprogramme zur Verfügung standen, wurde eine beträchtliche Menge an Studien zur Aerodynamik mit Drachen durchgeführt.

Segelflugzeuge waren die ersten Flugzeuge, die schwerer als Luft waren und in der Lage waren, kontrolliert und ungebunden zu fliegen. Im Jahr 1853 wurde George Cayleys Gleiter verwendet, um den ersten wirklich menschlichen und kontrollierten Flug durchzuführen. Cayley war der Konstrukteur des Gleiters.

Wilbur und Orville Wright wird die Erfindung des ersten praktischen, motorisierten Starrflüglers zugeschrieben, das oft als Flugzeug oder Flugzeug bezeichnet wird. Neben der Antriebsart wird die Konfiguration der Flügel eines Starrflüglers oft als das bestimmende Merkmal dieses Flugzeugtyps angesehen. Im Folgenden sind die wichtigsten Aspekte von Flügeln aufgeführt:

Die Anzahl der Flügel, die ein Flugzeug hat, z. B. ein Eindecker, Doppeldecker usw.

Die Stütze für den Flügel kann verstrebt oder freitragend sein, entweder steif oder flexibel.

Die Flügelgrundform, die das Streckverhältnis, den Schwenkwinkel und alle Änderungen während der gesamten Spannweite des Flügels enthält (einschließlich der wichtigen Klasse der Deltaflügel).

Wo sich das Höhenleitwerk, falls vorhanden, befindet.

Flächenwinkel — positiv, null oder negativ (anhedral).

Während des Fluges können die Flügel eines Flugzeugs mit variabler Geometrie auf verschiedene Arten konfiguriert werden.

Auch wenn er mehrere winzige Blasen oder Schoten haben kann, hat ein Nurflügler keinen Rumpf. Das Gegenteil davon ist ein Hebekörper, der keine Flügel hat, aber bescheidene Stabilisierungs- und Steuerflächen haben kann. Ein Beispiel dafür wäre ein Hubschrauber.

In den meisten Fällen werden Fahrzeuge, die mit der Erde als Auftriebsquelle fliegen, nicht als Luftfahrzeuge eingestuft. Während des Starts fliegen sie effizient sehr nahe an der Boden- oder Wasseroberfläche, ähnlich wie herkömmliche Flugzeuge. Ein Beispiel dafür wäre der russische Ekranoplan, manchmal auch als Kaspisches Seeungeheuer bekannt. Dies ist jedoch hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass von Menschen angetriebene Flugzeuge so untermotorisiert sind; In Wirklichkeit ist die Flugzeugzelle in der Lage, höher zu fliegen, als sie es derzeit ist.

Drehflügler, oft als Drehflügler bekannt, erzeugen Auftrieb mit Hilfe eines rotierenden Rotors, der Flügelblätter hat (ein Drehflügel). Es gibt eine Vielzahl von Hybridtypen, wie Gyrodyne und Verbunddrehflügler, zusätzlich zu Typen wie Hubschraubern und Tragschraubern.

Die Rotoren von Hubschraubern werden durch eine Welle gedreht, die vom Motor angetrieben wird. Um Auftrieb zu erzeugen, drückt der Rotor Luft nach unten. Wenn der Rotor nach vorne geneigt ist, wird die Abwärtsströmung nach hinten geneigt, was einen Schub erzeugt, der es dem Flugzeug ermöglicht, sich vorwärts zu bewegen. Einige Hubschrauber haben mehr als einen Rotor, und eine ausgewählte Anzahl von ihnen hat Rotoren, die von Gasdüsen gedreht werden, die sich an den Spitzen der Blätter befinden.

Rotoren in Tragschraubern werden in keiner Weise angetrieben und sind stattdessen auf ein separates Triebwerk angewiesen, um Schub zu erzeugen. Der Rotor ist nach hinten abgewinkelt. Der Tragschrauber bewegt sich vorwärts, wodurch Luft über den Rotor nach oben gedrückt wird, was wiederum dazu führt, dass sich der Rotor dreht. Durch dieses Drehen steigt die Geschwindigkeit des Luftstroms über den Rotor, was wiederum für Auftrieb sorgt. Rotordrachen sind im Wesentlichen nicht angetriebene Tragschrauber, die entweder geschleppt werden können, um eine Vorwärtsbewegung zu erreichen, oder an einem statischen Anker befestigt werden können, um bei starkem Wind einen Kiteflug zu erreichen.

Zyklogyros zeichnen sich dadurch aus, dass sie Flügel haben, die sich horizontal um eine Achse drehen.

Flügel von Verbunddrehflüglern können in beliebiger Höhe zum Vorwärtsflugauftrieb beitragen, von null bis hundert Prozent. Diese Art von Flugzeugen wird nicht mehr als Drehflügler, sondern als Motorauftriebstypen kategorisiert. Tiltrotor-Flugzeuge, Tiltwing-Flugzeuge, Hecksitter-Flugzeuge und Coleopter-Flugzeuge verfügen alle über Rotoren oder Propeller, die während des Vertikalflugs horizontal und während des Vorwärtsflugs vertikal sind. Beispiele für Kipprotorflugzeuge sind die Bell Boeing V-22 Osprey.

Ein Hebekörper ist eine bestimmte Art von Flugzeugkörper, der entwickelt wurde, um Auftrieb zu bieten. Wenn es überhaupt Flügel gibt, sind sie viel zu klein, um einen nennenswerten Auftrieb zu erzeugen, und werden stattdessen nur zum Zwecke der Kontrolle und Stabilität verwendet. Hebekörper sind ineffizient, weil sie viel Widerstand oder Widerstand haben und sich daher sehr schnell bewegen müssen, um genügend Auftrieb zum Fliegen zu erzeugen. Obwohl das Space Shuttle keinen Hebekörper hat, hatten die meisten Forschungsprototypen, die zu ihm führten, wie z. B. die Martin Marietta X-24, Hebekörper. Zusätzlich erhalten mehrere Überschallraketen Auftrieb durch den Luftstrom, der über einen röhrenförmigen Körper fließt.

Die vertikalen Start- und Landefähigkeiten von motorisierten Auftriebstypen hängen vom motorabgeleiteten Auftrieb (VTOL) ab. Für den Horizontalflug wechseln die meisten Sorten dazu, den Auftrieb ihrer Starrflügel zu nutzen. Es gibt verschiedene Klassen von motorisierten Auftriebstypen, von denen einige senkrecht startende und landende Düsenflugzeuge wie der Harrier Jump Jet und Kipprotoren wie die Bell Boeing V-22 Osprey umfassen. Es gibt einige experimentelle Designs, wie z. B. persönliche Fan-Lift-Schwebeplattformen und Jetpacks, die vollständig von der Kraft eines Triebwerks abhängen, um während des gesamten Fluges Auftrieb zu erzeugen. Zu den Forschungskonzepten für senkrecht startende und landende Flugzeuge gehört der Rolls-Royce Schubmessstand.

Auftrieb wird durch den Magnus-Effekt für das von Flettner entworfene Flugzeug bereitgestellt, das anstelle eines herkömmlichen Starrflügels einen rotierenden Zylinder hat.

Der Ornithopter erreicht eine Vorwärtsbewegung, indem er wie ein Vogel mit den Flügeln schlägt.

Spielzeug- und Freizeitprodukte sowie Nanoflugzeuge sind Beispiele für die kleinsten Flugzeugtypen.

Berichten zufolge soll der britische Airlander 10, ein Hybrid-Luftschiff mit Hubschrauber- und Starrflügler-Funktionen, Geschwindigkeiten von bis zu 90 mph (140 km/h; 78 kn) und eine Flugdauer von zwei Wochen mit einer Nutzlast von bis zu 22.050 lb erreichen. Es misst 302 Fuß (92 Meter) in der Länge. Seit 2016 ist der britische Airlander 10 das größte Flugzeug nach Abmessungen und Volumen (10.000 kg).

Die NASA X-43A Pegasus, ein Scramjet-getriebenes Hyperschall-Experimental-Forschungsflugzeug mit Hubkörper, erreichte mit Mach 9,6 den schnellsten aufgezeichneten Motorflug und den schnellsten aufgezeichneten Flugzeugflug eines luftatmenden Motorflugzeugs, genau 3.292,8 m/s (11.854 km/h; 6.400,7 kn; 7.366 mph). Dieser Flug wurde mit genau 3.292,8 m/s aufgezeichnet. Bei ihrem dritten und letzten Flug am 16. November 2004 erreichte