книги / Немецкий язык (летательные аппараты)

Zahlenwert für die Zirkulation bestimmt werden kann. Am Ende einer mathematischen Herleitung der Zirkulation um einfache Profile ergibt sich eine Beziehung, in der die Größe der Zirkulation vom Anstellwinkel und von geometrischen Kennwerten des Profils abhängt. Die exakte Berücksichtigung aller Einflüsse wie Reibung, Flügel- Rumpf-Interferenzen oder Klappensysteme machen die Berechnung äußerst komplex, so dass eine Lösung meist nur durch die Einführung von Vereinfachungen und Abschätzungen möglich ist. Daher kommt man trotz immer besserer und genauerer Rechenverfahren und immer schnellerer Computer noch nicht um Versuche im Windkanal herum, mit denen die Rechenergebnisse verifiziert werden.

Druckdifferenz und Geschwindigkeiten sind über dem Flügel natürlich nicht konstant. Daher wird zur Qualifizierung eines Profils ein gemittelter und dimensionsloser Auftriebsbeiwert CA angegeben, der von der Flügelgeometrie und dem Anstellwinkel abhängig ist. Der Auftriebsbeiwert kann auch als dimensionslose Zirkulation aufgefaßt werden. Die Einführung solcher dimensionsloser Beiwerte hat den Vorteil, dass unterschiedliche Profile unabhängig von der absoluten Größe des Flügels, der Luftdichte und der Fluggeschwindigkeit miteinander verglichen und - unter Berücksichtigung von Machund Reynoldszahl - Windkanaldaten auf die Großausführung übertragen werden können.

Eine Erhöhung des Anstellwinkels bewirkt in jedem Fall einen Anstieg des Auftriebs bis zu einer Obergrenze, bei der die Strömung dem Profil nicht mehr folgen kann und ablöst. Der Auftrieb bricht zusammen. Weiter hängt der Auftrieb von der Fluggeschwindigkeit, der Luftdichte und der Größe der Flügelfläche ab. Mit einem Anstieg des Auftriebs ist - leider - auch immer ein zusätzlicher Widerstand verbunden, der sogenannte induzierte Widerstand. Der entsteht durch einen widerstandsbehafteten Druckausgleich an den

Flügelspitzen. Es bilden sich Randwirbel aus, die um so stärker sind, je größer die Druckdifferenz - und damit der Auftrieb - ist.

Der Einfluß der Reibung auf den Auftrieb ist bisher vernachlässigt worden, vor allem, weil er für das Verständnis der Vorgänge nicht von Bedeutung ist. Natürlich muß die Reibung bei einer genauen Berechnung des Auftriebs berücksichtigt werden. Sie bewirkt prinzipiell eine leichte Verschiebung des hinteren Staupunkts auf die Oberseite des Flügels und eine Reduzierung der Zirkulation und damit des Auftriebs, wobei ihr Einfluß bei niedrigen und mittleren Anstellwinkeln gering ist. Erst im Bereich des Hochauftriebs bei großen Anstellwinkeln spielt die Reynoldszahl und damit die Reibung für den Auftrieb eine erhebliche Rolle.

Verkehrsflugzeuge sind für den Reiseflug optimiert, das heißt, die Flügel sind so ausgelegt, dass sie nur den bei einer normalen Reisekonfiguration notwendigen Auftrieb erzeugen. Für Start und Landung ist das aber zu wenig. Gerade bei Verkehrsflugzeugen würde der „normale“ Auftrieb der Flügel nicht ausreichen, das Flugzeug bei akzeptablen Startgeschwindigkeiten - und damit Startstrecken - in die Luft zu bringen. Das Plus an Auftrieb wird durch eine Anstellwinkelerhöhung und Klappensysteme erreicht, wie sie heute an fast jedem Flugzeug zu finden sind. Mit einer Doppelspaltklappe ist zum Beispiel eine Verdopplung des Auftriebsbeiwertes zu erreichen.

Der dabei zusätzlich erzeugte Widerstand schadet bei der Landung nicht, da das Flugzeug sowieso abgebremst werden soll, beim Start arbeiten die Triebwerke unter Volllast, um die Maschine trotz des steigenden Widerstands zu beschleunigen. Auch wenn diese Lösung - widerstandsarmer Reiseflug mit eingefahrenen Klappen, viel Auftrieb bei Start und Landung - bestechend genial

klingt, hat sie nicht nur Vorteile: Aufwendige Klappensysteme bedeuten zusätzliche Kosten und mehr Gewicht. Mehr Gewicht erfordert wiederum mehr Auftrieb, womit ein Teil des Plus wieder aufgezehrt wird. Das zeigt: Ein Flugzeugentwurf ist fast immer ein Kompromiß zwischen unterschiedlichen und zum Teil sogar konträren Anforderungen.

Kapitel VII. Der Weg zur 4.Generation

Nach der Vorführung der MiG-29 bei der Luftfahrtschau 1988 im britischen Famborough stellten die Fachleute fest, die UdSSR habe mit diesem Jagdflugzeugtyp eindrucksvoll demonstriert, dass ihre Flugzeuge der vierten Generation in keiner Weise dem höchsten westlichen Standard nachstehen, in einigen technischen Lösungen und Flugparametem diesem sogar überlegen seien. Über den Weg zur vierten Generation des sowjetischen Jagdflugzeugbaus schrieb in Skrzydlata Polska der Fachjoumalist Piotr Butowski den nachfolgenden von uns bearbeiteten Beitrag, der ganz sicher das Interesse auch unserer Leser finden wird.

Text 1. ‘Generation 3 VS

Betrachtet man die Entwicklungsgeschichte der Strahljagdflugzeuge, dann stößt man auf die erstaunliche Tatsache, dass die ersten Strahljäger in so mancher Hinsicht ihrer Leistungen hinter den Kolbenmotoijägem zurückstanden, die sie doch eigentlich ablösen sollten. Bei geringen Fluggeschwindigkeiten beispielsweise waren ihre Strahltriebwerke wesentlich leistungsschwächer als die Kolbenmotoren. So gab beispielsweise die Luftschraube des Kolbenmotors der Jak-3 beim Start einen Schub von über 3000 daN ab, das Strahltriebwerk RD-10 (Jumo 004) der Jak-15 dagegen nur ganze 900 daN. Das war auch der Grund dafür, dass die ersten Strahlflugzeuge nur eine geringe Wendigkeit besaßen, eine längere Startstrecke benötigten und ihre Steiggeschwindigkeit unter der der letzten Kolbenmotorjagdflugzeuge lag. Auch die Reichweite und damit ihr Aktionsradius war weitaus geringer, und zwar

infolge des hohen Kraftstoffverbrauchs der Strahltriebwerke.

Diese ersten TL-Jagdflugzeuge, die ungepfeilte Tragflächen und Triebwerke mit einem Schub bis etwa 1000 daN besaßen, können gewissermaßen als die Nullgeneration der Strahljäger bezeichnet werden. Angesichts solcher Leistungen war verständlicherweise zu dieser Zeit eine massenweise Umrüstung der Jagdfliegerkräfte von Kolben auf Strahltriebwerke unzweckmäßig. Doch wie wir heute wissen, sollte dieser Zustand nicht lange währen. Besonders die angestrebte Erhöhung der Geschwindigkeit forderte die Ingenieure zu neuen Lösungen heraus. In allen Flugforschung betreibenden Ländern hatten zu dieser Zeit die Konstrukteure mit der Annäherung an die Schallgeschwindigkeit ihre Probleme. Der sich auch zwangsläufig in diesem Geschwindigkeitsbereich aufbauende gewaltige Anstieg des Wellenwiderstandes schien unüberwindlich, bis sich dann als beste Methode, dieses Problem zu lösen, der Pfeilflügel erwies.

In die sowjetischen Streitkräfte wurden die ersten damit ausgerüsteten TL-Flugzeuge ab 1948 eingeführt, so die MiG-15 und die La-15. Sie repräsentieren die sowjetische erste Generation der Strahljäger.

Zur Herausbildung der zweiten Generation trug weltweit eine andere technische Lösung entscheidend bei: der Nachbrenner des Strahltriebwerks. Mit Einführung der Nachbrenner gelang es, das Verhältnis von Schub zur Triebwerksmasse schrittweise zu verbessern. Hinzu kamen neue aerodynamische Konzeptionen, wie die Vergrößerung der Flügelpfeilung auf 55 bis 60° bis hin zur Entwicklung des Deltaflügels und der Anwendung der Flächenregel. Diese Lösungen führten schließlich zu den Serienflugzeugen mit Überschallgeschwindigkeit, die dann auch bald Mach 2 erreichten.

Das erste sowjetische supersonische Flugzeug war bekanntlich die MiG-19, und das typische Muster der zweiten Generation stellen die ersten MiG-21-Versionen dar.

In dieser Etappe bildete sich in der Sowjetunion auch die Klasse der Jagdbomber Su-7B und der Abfangjagdflugzeuge Jak-25, Jak-28P und Su-9 heraus.

Die Einführung von Überschallflugzeugen, ihre Bewaffnung mit gelenkten Raketen und die Ausrüstung mit Suchund Visiereinrichtungen, der Einsatz verbesserter Funkortungssysteme, fortgeschrittener Flugfunkund Navigationsmittel sowie die Automatisierung der Leitsysteme und der Zielsuchlenkung bildeten dann auch den Hintergrund für die radikale Änderung der Luftkampftaktiken in allen modernen Armeen: Ende der fünfziger Jahre nahm man von der Idee des Gruppenmanöver-Luftkampfes, die im zweiten Weltkrieg und noch im Koreakrieg dominierend war, endgültig Abstand.

Die neue Taktik des Abfangjägers bestand nun im Verfolgen und in der Vernichtung des Zieles mit Raketengeschossen. Da die Überschalljagdflugzeuge nicht die erforderliche Wendigkeit besaßen, wuchs die Bedeutung des ersten Angriffes. Ein wiederholter Anflug des Gegners von hinten war wegen der großen Wendekreisradien fast unmöglich geworden. Da aber auf Grund der begrenzten Möglichkeiten der damaligen Raketen der Angriff von hinten unbedingt erforderlich war, zählte nur der Erfolg beim ersten Angriff.

Wir können also feststellen: In den ersten zwanzig Jahren der Strahlfliegerei war die Entwicklung des Jagdflugzeuges von der Erhöhung der Geschwindigkeit bestimmt, was vorrangig durch stärkere Triebwerke und die Verringerung

des Widerstandskoeffizienten erreicht wurde. Das hatte jedoch andererseits eine Verringerung des Auftriebsbeiwertes und der aerodynamischen Güte mit sich gebracht und damit wesentlich zur Verschlechterung der Manövriereigenschaften beigetragen sowie Einfluß auf die Flugweite und besonders auf die Startund Landeparameter jener Flugzeuge der zweiten Generation genommen.

Unter der permanenten Bedrohung durch die USA und ihrer NATO-Verbündeten in den sechziger Jahren entstand für die Sowjetunion die Notwendigkeit, ihre Verteidigungskraft auch im Jagdflugzeugbau zu sichern und entsprechende technische Lösungen zu finden. So ging es darum, wie bei den Jagdflugzeugen der nächsten Generation die Spanne zwischen der maximalen und der minimalen Geschwindigkeit verringert werden konnte. Auf dem Gebiet der Antriebe führte das zum Einsatz von zusätzlichen Hubtriebwerken und letztlich zum Bau eines Flugzeuges für Vertikalstart und -landung.

Im Bereich der Aerodynamik konzentrierte man sich auf die Projektierung von Flugzeugen mit veränderlicher Flügelgeometrie. Nach gründlicher Erprobung, bei der sich die Konzeption dieses neuen Flügels als richtig erwies, kamen in der sowjetischen Militärluftfahrt als Grundmuster der Jagdflugzeuge der dritten Generation die MiG-23, die Jagdbomber MiG-27 und Su-17 sowie die Abfangjäger MiG-25 und Su-15 m den Bestand. Außer den beiden letzten, die sich auf Grund ihrer Aufgabenstellung ein wenig anders entwickelten, besaßen alle sowjetischen Flugzeuge dieser Generation Flügel mit veränderlicher Geometrie. Angesichts der Erfahrungen in den lokalen Kriegen, der USA-Aggression in Vietnam und besonders der israelischen Aggression im Nahen Osten, fand man um diese Zeit in allen modernen Armeen wieder zur Taktik des Manöverluftkampfes zurück. Die Praxis der lokalen Kriege

hatte gezeigt, dass die Luftkämpfe in relativ engen Höhenund Geschwindigkeitsbereichen geführt wurden.

Waren in Korea die Luftkämpfe noch in der Stratosphäre geführt worden, kämpfte man dagegen in Vietnam selten in Höhen über 9000 m. Der Hauptgrund liegt in dem Umstand, dass der Pilot eines Jagdflugzeuges ein manövrierendes Ziel vor veränderlichem Hintergrund höchstens in einer Entfernung von maximal 3000 bis 3600 m wahrzunehmen vermag. Um bei seiner Verfolgung den Sichtkontakt nicht zu verlieren, darf er also einen Kurvenradius von etwa 1500 bis 1800 m nicht überschreiten. In Höhen über 9000 m ist das jedoch ohne beträchtlichen Geschwindigkeitsund Höhenverlust nicht möglich. Einen ähnlichen Grund hat auch die Tatsache, dass die Luftkämpfe meist bei Geschwindigkeiten von Mach 0,7 bis 0,9 geführt wurden, obwohl die eingesetzten Flugzeuge die doppelte Schallgeschwindigkeit überschreiten konnten. In jenen Geschwindigkeitsbereichen wird die größte Winkelgeschwindigkeit bei festgelegtem Kurvenradius erzielt und die geringste Zeit für das Erreichen günstiger Höhen benötigt.

Die so lange angestrebte und mühsam erreichte Geschwindigkeitssteigerung von Jagdflugzeugen hatte sich also in der Praxis als wenig nutzbar erwiesen - genauer gesagt, nur in einigen wenigen Situationen - und war überdies auch noch sehr teuer.

So ist zu vermuten, dass in absehbarer Zeit neue Jagdflugzeuge die Grenze von Mach 2,5 nicht mehr überschreiten werden.

Unter solchen Umständen ergab sich zwangsläufig die Forderung an die Konstrukteure, die für neue Jagdflugzeuge zu erreichenden Leistungsparameter völlig neu zu

durchdenken, unter Gesichtspunkten modernster Techniken und eben neuester Erfahrungen und Herausforderungen.

Die vierte Generation von sowjetischen Jagdflugzeugen entstand, was die Konstruktion der Flugzeugzelle und des Antriebs anbetrifft, aus ähnlichen Gründen wie die dritte, doch mußten nun andere technische Lösungen gefunden werden.

Welche Eigenschaften zeichnen das Jagdflugzeug der vierten Generation aus?

Bei den westlichen Vorstellungen von einem modernen Jagdflugzeug wird auf Grund vieler Faktoren der größte Wert auf die Ausrüstung gelegt und der damit zusammenhängende Koeffizient in die vierte Potenz erhoben, das Warnsystem in die dritte. Von den Flugeigenschaften sind als die entscheidenden die Steuerbarkeit und die Steiggeschwindigkeit zu nennen: die Flächenbelastung (das Verhältnis der Flugmasse zur Flügelfläche) und die Schubbelastung (das Verhältnis von Flugmasse zum Triebwerksschub) bzw. dessen Kehrwert (Schub zur Masse). Ein hoher Wert des Verhältnisses Schub/Masse wirkt sich im Luftkampf günstig aus, eine möglichst geringe Flächenbelastung ist bei Luftkampfmanövem vorteilhaft. Schätzungsweise rund 85 Prozent der Winkelgeschwindigkeitszunahme sind beim Kurvenflug auf die Verringerung der Flächenbelastung zurückzuführen und 15 Prozent auf die Vergrößerung des Schub/Masse-Verhältnisses.

Die Herausbildung der vierten Generation der Jagdflugzeuge ist eng verknüpft mit dem Entstehen einer neuen Generation von Bypass-Triebwerken, die bei gleichem oder größerem Schub leichter und ökonomischer waren als die bis dahin verwendeten. Damit konnte eine Verbesserung der für den Luftkampf so wichtigen Schubbelastung bis hin zum Leistungsüberschuß des