Flugzeugtechnik im Vergleich

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Flugzeugtechnik im Vergleich
Flugzeugtechnik im Vergleich
Gebrüder Wright vs. Heute
Vorwissenschaftliche Arbeit von Bernd Colli
Unter der Betreuung von Prof. Mag. Abart Elisabeth
BG/BRG Gmunden
4810 Gmunden
Keramikstraße 28
Abstract
Zu Genüge gibt es Werke, welche einzelne spezielle Flugzeugtypen oder deren Materialen
behandeln, jedoch gibt es kaum Literatur über die gesamte Entwicklung der
Luftfahrtgeschichte, sowie den dazugehörigen Informationen über die Physik des Fliegens,
als auch den Materialien oder den globalen Auswirkungen.
Zusammengefasst präsentiert die vorliegende Arbeit die wichtigsten Eckpfeiler der
Fluggeschichte. Nachdem das Basiswissen zu den physikalischen Gesetzen der Aerodynamik
vermittelt wurde, beschreibt diese Arbeit die Entwicklungsschritte von 1891 bis heute. Im
speziellen handelt dieser Teil von den Gebrüdern Wright, welche die Pioniere des ersten
motorbetriebenen Menschenflugs darstellen. Neben den hauptsächlich verwendeten
Materialien des Flugzeugbaus, kommen ebenfalls die globalen Auswirkungen zur Geltung.
Die Befragung der Schüler der 4. Klassen, sowie der Lehrkräfte des BG/BRG Gmundens
bestätigt die in dieser Arbeit angenommene Wichtigkeit des Flugzeugbaus für das
Funktionieren der heutigen Konsumgesellschaft.
Insgesamt wird der Übergang von einer verrückten Idee, über dessen Gebrauch als
Kriegsmaschine, bis hin zur Entwicklung der Transportmaschine behandelt und die damit
verbundene benötigte Physik und Technik vorgestellt.
I
Inhaltsverzeichnis
1.
Einleitung ......................................................................................................................................... 1
2.
Grundlage der Aerodynamik ........................................................................................................... 2
2.1.
2.1.1.
Das Kontinuitätsgesetz .................................................................................................... 2
2.1.2.
Bernoulligesetz ................................................................................................................ 3
2.1.3.
Ähnlichkeitsgesetze ......................................................................................................... 3
2.1.4.
Laminare und turbulente Strömung ................................................................................ 3
2.2.
Der Auftrieb ............................................................................................................................. 3
2.3.
Überschallflug .......................................................................................................................... 5
2.3.1.
Die Machzahl ................................................................................................................... 5
2.3.2.
Die Schallmauer ............................................................................................................... 5
2.4.
3.
Die wichtigsten Entwicklungsschritte der Geschichte............................................................. 7
3.1.1.
Die Anfänge mit Otto Lilienthal 1891 .............................................................................. 7
3.1.2.
Die Gleitversuche der Gebrüder Wright.......................................................................... 7
3.1.3.
Das erste motorbetriebene Flugzeug .............................................................................. 9
3.1.4.
Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1909-1929 ............................................................ 10
3.1.5.
Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1930-1946 ............................................................ 12
3.1.6.
Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1954-1987 ............................................................ 14
3.1.7.
Die wichtigsten Flugzeugtypen seit 2000 ...................................................................... 16
3.2.
5.
Höhenstrahlung ....................................................................................................................... 5
Bauweise und Entwicklung der Flugzeuge ...................................................................................... 7
3.1.
4.
Die physikalischen Grundlagen ............................................................................................... 2
Werkstoffe ............................................................................................................................. 18
3.2.1.
Aluminiumlegierungen .................................................................................................. 18
3.2.2.
Stahllegierungen ............................................................................................................ 19
3.2.3.
Titanlegierungen............................................................................................................ 19
3.2.4.
Faserverbundstoffe ....................................................................................................... 20
Historisches zu den Gebrüdern Wright ......................................................................................... 21
4.1.
Die Familie Wright ................................................................................................................. 21
4.2.
Das Interesse am Fliegen wird geweckt ................................................................................ 22
Auswirkungen ................................................................................................................................ 23
5.1.
Umwelt .................................................................................................................................. 23
5.1.1.
Emissionen..................................................................................................................... 23
5.1.2.
Lärm ............................................................................................................................... 24
II
5.2.
Wirtschaft .............................................................................................................................. 24
5.2.1.
Auswertung der Umfrage .............................................................................................. 25
6.
Fazit ............................................................................................................................................... 27
7.
Quellen .......................................................................................................................................... 28
7.1.
Bücher ................................................................................................................................... 28
7.2.
Internet-Links ........................................................................................................................ 28
7.3.
Abbildungsverzeichnis ........................................................................................................... 31
III
1. Einleitung
Rund 38 Millionen Flüge wurden im Jahr 2014 unternommen und die Zahl steigt stetig an.1
Diese beträchtliche Summe des immer weiter wachsenden Flugverkehrs führt vor Augen,
welche Rolle der Flugverkehr in unserer Gesellschaft eingenommen hat. Ein jeder genießt
den Luxus des Reisens und der tropischen Früchte im Winter, jedoch setzt sich kaum jemand
mit den Kräften auseinander welche ein Flugzeug zum Fliegen bringen und kaum jemand
weiß um den gigantischen Wirtschaftssektor des Flugverkehrs.
Diese Arbeit präsentiert folglich die wichtigsten Fakten rund um die Physik, die Technik, die
historischen Entwicklungssprünge, sowie die globalen Auswirkungen des Fliegens. Mit den
Anfängen von Otto Lilienthal, sowie im speziellem von den Gebrüdern Wright bis hin zu den
neustens Technologien des A350-XWB werden die wichtigsten Entwicklungsschritte von
1891 bis heute dargelegt. Wie zum Beispiel die Rolle der Flugzeuge im ersten Weltkrieg,
sowie die damit verbundene rasche Entwicklung des Flugapparats oder der darauffolgende
zweite Weltkrieg, welcher ebenfalls Spuren in der Flugzeugentwicklung hinterlassen hat. Im
Vorhinein wird das Wichtigste zu den Grundlagen der Aerodynamik geklärt um das
Verständnis für die immensen Leistungen der Pioniere zu unterstreichen. Eine damals
komplett verrückte Idee wurde von einem Hobby, zu einer Kriegsmaschine, bis zu der
heutigen Verwendung als Transport-, und Passagierflugzeug weiterentwickelt und dieser
Fortschritt ist lang noch nicht zu Ende. Die technischen Möglichkeiten sind noch lange nicht
bis zur Gänze ausgereizt und werden auch in der Zukunft unsere Vorstellungskraft weit
übersteigen. Wer hätte im Jahr 1981 geglaubt, dass eine solch riesige Maschine wie
beispielsweise der A380 durch die Lüfte gleiten könnte? Es war ein Ding der Unmöglichkeit
und ist nun eine der selbstverständlichsten Sachen der Welt. Diese erstaunliche
Entwicklungsgeschichte soll in nun in den folgenden Kapiteln genauer demonstriert werden.
Ebenfalls spielt die Familie Wright eine bedeutende Rolle in der Historie des Flugzeuges und
die daraus resultierenden globalen Auswirkungen in Bezug auf Umwelt und Wirtschaft.
Abschließend unterstreicht eine eigen zusammengestellte Umfrage die Folgen der Erfindung
des Menschenfluges.
1
Vgl. http://de.statista.com/statistik/daten/studie/411620/umfrage/anzahl-der-weltweiten-fluege/
1
2. Grundlage der Aerodynamik
Bei der Aerodynamik unterscheidet man zwischen aerostatischem und aerodynamischem
Auftrieb:
Der aerostatische Auftrieb nimmt Verwendung bei zum Beispiel Luftballonen. Ein jeder weiß,
dass ein mit Luft gefüllter Ballon nicht fliegt. Füllt man ihn jedoch mit einem Gas mit
geringerer Dichte oder erhitzt das Gas im Ballon, gilt das Gesetzt „Leichter als Luft“ und
bekommt so einen aerostatischen Auftrieb. Das bedeutet, dass die umliegende Luft eine
höhere Dichte als das Gas im inneren des Ballons hat und somit fliegt er. Die Dichte der Luft
im inneren hat sich folglich geändert: Durch Erhitzen oder durch Ersetzen mit einem Gas,
welches „leichter“ als Luft ist.
Möchte man jedoch ein Flugzeug durch die Lüfte befördern so benötigt man die
aerodynamischen Gesetzte und Vorgänge. Hier die wichtigsten Strömungsgesetze:
2.1.
Die physikalischen Grundlagen
2.1.1. Das Kontinuitätsgesetz
Das
Kontinuitätsgesetz
ist
das
Gesetz
von
der
Erhaltung
der
Masse
bei
Flüssigkeitsströmungen.2 Die abgeleitete Gleichung besagt allgemein, dass sich die
Geschwindigkeiten
umgekehrt
längs
proportional
einer
zu
den
Strömungszone
zugehörigen
Querschnittsflächen verhalten.3
1 × 1 = 2 × 2
1 … ℎ   
1 … ℎ   vor der Verengung
2 … ℎ nach
der
Abbildung 1
Verengung
2 … ℎ   ℎ  
Das bedeutet dass in verengten Strömungszonen die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt.
Dies kann sehr einfach anhand einer Düse erklärt und experimentell nachvollzogen werden.
2
3
Bollrich, Gerhard: Technische Hydromechanik 1: Grundlagen. o.O. Beuth Verlag, 2013. S. 109-110
Engmann, Klaus: Technologie des Flugzeuges. Würzburg. Vogel, 2013
2
2.1.2. Bernoulligesetz
Arbeit=Gesamtdruck x Fläche x Weg
bzw.
 =  ∗  ∗ 
 … 
 … 
 … äℎ
 … 
Das Bernoulli Gesetz beschreibt, dass die Strömungsgeschwindigkeit eines Fluides (Gas oder
einer Flüssigkeit) größer wird, wenn der Druck abnimmt. Es besagt ebenfalls, dass die
Gesamtenergie immer konstant bleibt. Das bedeutet, dass wenn die eine physikalische
Größe kleiner wird, muss die andere umso größer werden.4
2.1.3. Ähnlichkeitsgesetze
Bei diesem physikalischem Gesetzt handelt es sich um Strömungsvorgänge beziehungsweise
Strömungsbedingungen. Da man kaum Möglichkeiten besitzt, ein komplettes Flugzeug in
einen Windkanal zu stellen werden Modelle in einem bestimmten Maßstab angefertigt, an
welchen nun Messungen vorgenommen werden können. Aufgrund der Ähnlichkeitsgesetze
sind die von dem Modell erhaltenen Messwerte ebenso für das Original zutreffend.
2.1.4. Laminare und turbulente Strömung
Die ungestörte laminare Strömung ist aus einzelnen, parallel
zueinander liegenden Schichten aufgebaut. Die Luftteilchen
bewegen sich geordnet auf ihrer Stromlinienbahn, ohne sich zu
vermengen.5
Im Gegensatz dazu: Die turbulente Strömung ist eine ungeordnete
unregelmäßige, vermischte Strömung, ohne internen Zusammenhalt.6
2.2.
Abbildung 2
Der Auftrieb
Die Grundlage für das Fliegen liegt bei den Tragflächen und somit im Bereich des
aerodynamischen
Auftriebs.
Die
Auftriebskraft
erhält
man
durch
eine
höhere
4
Vgl. Microsoft® Encarta® Enzyklopädie 2002. © 1993-2001 Microsoft Corporation.
http://www.exl.at/helicopter/aerodynamik/bernoulli.htm[20.02.2016, 18:33]
5
o.V: Aerodynamik.Kirchstein.http://www.aviation4u.de/school/aerodynamik.htm[20.02.2016, 18:18]
6
o.V: Aerodynamik.Kirchstein.http://www.aviation4u.de/school/aerodynamik.htm[20.02.2016, 18:20]
3
Geschwindigkeit auf der Oberfläche der Tragflächen. Das bedeutet die Oberseite muss
länger sein als die Unterseite. Daraus ergibt sich, dass oberhalb ein hoher dynamischer Druck
aufgebaut wird sowie unterhalb ein kleinerer. Nach dem Bernoulligesetz resultiert daher ein
kleiner statischer Druck auf der Oberseite. „Da der statische Druck eine auf die Fläche
bezogene Kraft darstellt, ergibt eine Multiplikation des (mittleren) Drucks mit der Fläche eine
Kraft, die senkrecht zur Fläche wirkt.“7 Auf der Unterseite ist die Kraft, wegen einem
höheren statischen Drucks, nach oben ausgerichtet. Ein zusätzlicher Auftrieb entsteht auf
der Oberseite durch dasselbe Prinzip, jedoch ist hier der statische Druck sehr gering und
zeigt deshalb ebenfalls nach Oben.
Abbildung 3
Der Auftrieb ist hierbei abhängig von der Geschwindigkeit der Strömungen an den
Tragflächen. Daraus erschließt sich, dass umso länger die Tragfläche gebaut ist und die
Strömungslinien anliegen, umso weiter hinten befindet sich der Umschlagpunkt( Übergang
von laminarer in turbulente Strömung). Dieser, sowie der
Ablösepunkt (turbulente Strömung bricht ab) sind
ausschlaggebend für den Auftrieb. Um selbst bei niedrigen
Geschwindigkeiten, wie zum Beispiel beim Starten oder
Landen, einen optimalen Auftrieb zu erlangen und damit
die zwei Punkte so weit hinten wie nur möglich liegen,
werden Lande- und Startklappen verwendet.
Abbildung 4
7
o.V: Aerodynamik.Kirchstein.http://www.aviation4u.de/school/aerodynamik2.htm[20.02.2016, 18:21]
4
2.3.
Überschallflug
2.3.1. Die Machzahl
Die Überschallgeschwindigkeit wird durch die Maßeinheit „Mach“ beschrieben. Diese Zahl
erläutert die Relation zwischen Strömungsgeschwindigkeit und der Schallgeschwindigkeit. Es
ist bekannt, dass sich Schall über verschiedene Medien verschieden schnell ausbreitet.
Deshalb ist die Überschallgeschwindigkeit auch nie konstant, da sie abhängig von der
Temperatur, dem Druck sowie der Dichte des Mediums ist. Infolgedessen wurde die
Machzahl eingeführt.8
2.3.2. Die Schallmauer
Die Schallmauer ist im Allgemeinen keine richtige Mauer sondern der Übergang von
Unterschall auf Überschallgeschwindigkeit.
Der Überschallknall kommt zustande durch ein „schieben der Luft“. Da bei ca. Mach 1 die
Luft am Flugzeug nichtmehr vorbeiströmen kann und folglich vor ihm hergeschoben wird
(Stoßwellen). Die Bildung dieser Welle nehmen wir als Beobachter als lauten Knall war.9
Der Wolkenscheibeneffekt, ein optischer Effekt, welcher bei einem
Überschallflug
beobachtet
werden
kann,
wird
durch
das
Kondensieren der Luft hervorgerufen. Dies geschieht aufgrund von
einem starken Unterdruck hinter der Stoßwelle, was einen
Temperatursturz zu Folge hat.10
2.4.
Höhenstrahlung
Abbildung 3
Die kosmische Strahlung, welcher die Piloten ausgesetzt sind und ihnen gesundheitlich
schadet, besteht zum Großteil aus Protonen sowie Alphateilchen. Hinzu kommt noch
Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff.11
Einige Wissenschaftler meinen, dass die größte Gefahr für die Gesundheit der Piloten von
kosmischen Neutronen, welche aus Stickstoff-und Sauerstoffatomen entstehen, ausgeht.
8
Vgl. http://www.aviation4u.de/school/aerodynamik.htm[18.02.2016, 18:45]
Vgl. http://www.experimentis.de/wissenschaft/physik-mathe-chemie-videos/derwolkenscheibeneffekt/[19.02.2016, 18:24]
10
Vgl. http://www.experimentis.de/wissenschaft/physik-mathe-chemie-videos/derwolkenscheibeneffekt/[16.02.2016, 18:56]
11
Vgl. http://www.spektrum.de/lexikon/physik/kosmische-strahlung/8412[15.02.2016, 18:44]
9
5
Abschirmung durch leichte Verbundstoffe im Nanometerbereich könnte dieser Exposition
entgegenwirken. Des Weiteren setzten diese Forscher sich für flüssigen Wasserstoff als
Antrieb ein, welcher die hochenergetischen Neutronen abbremsen würde.12
Die AG für Strahlenschutz berichtet, dass eine im Kernkraftwerk arbeitende Person einer
Strahlungsdosis von ca. 15 Sv ausgesetzt ist. Hingegen wurde bei Piloten und der Bordcrew
ein Wert von 86 Sv gemessen.13
Andere Studien beschreiben die Gefährlichkeit der ebenso erhöhten UV-Strahlung für das
fliegende Personal. Laut einer großen Studie erhöht sich das Risiko für diese Berufsgruppe an
schwarzem Hautkrebs zu erkranken auf mehr als das Doppelte, sowie einem 42 % höherem
Risiko an den Folgen zu sterben. Um dieser Strahlung entgegenzuwirken werden nun
vermehrt Scheiben aus Polykarbonat, welche die UV-Strahlung fast zur Gänze blockieren,
eingesetzt.14
12
Vgl. http://www.bauhaus-luftfahrt.net/forschung/fokus-technologie-radar/strahlungsabschirmung-imluftverkehr-nanomaterialien-und-synergieeffekte-fuer-wasserstoff-flugzeuge[14.02.2016, 14:14]
13
Vgl. http://www.vcockpit.de/die-vc/berufspolitik/arbeitsgruppen/strahlenschutz-str.html[12.02.2016, 16:05]
14
Vgl. http://www.spiegel.de/gesundheit/diagnose/hautkrebs-piloten-und-flugbegleiter-haben-deutlicherhoehtes-risiko-a-989711.html [15.02.2016, 17:26]
6
3. Bauweise und Entwicklung der Flugzeuge
3.1.
Die wichtigsten Entwicklungsschritte der Geschichte
3.1.1. Die Anfänge mit Otto Lilienthal 1891
Lilienthals Gleitflugzeug, 1891
1891 flog Otto Lilienthal mit seinem selbst konstruierten
Luftfahrzeug als erster Mensch durch die Lüfte. Eine der
größten
Errungenschaften
der
Menschheit.
Lilienthal beschäftigte sich schon im Alter von 13 Jahren mit
dem Fliegen Mit Hilfe seines Bruders konstruierte er eine
Abbildung 4
Flugmaschine mit 6 Flügeln. Jedoch schwand das Interesse
nach vielen Misserfolgen wiederum. Doch nach dem Krieg
1870/1871 begann Lilienthal wieder mit seinen Experimenten. Und so entstand sein
berühmter Gleitflieger: Das Gestell war aus Weidenholz und der Bezug bestand aus in Wachs
getränktem Schierling. Die Flügel fassten 8 m² und die Klafterung war 7 m groß und der
Gleitflieger besaß eine Tiefe von 2m. Der Transport dieser großen Maschine war äußerst
raffiniert, da man sie sehr leicht zusammenklappen (1/2 min) und wiederum aufklappen (2
Minuten) konnte.15
Teile seiner Arbeit, im speziellem seine Polardiagramme, werden heute noch zur ProfilFestlegung herangezogen! Beflügelt von dem Erflog von Lilienthal beschäftigten sich immer
mehr Wissenschaftler mit der Kunst des Fliegens.16 Und so konstruierten zwölf Jahre später
die Gebrüder Wright das erste motorbetriebene Flugzeug, den Flyer.
3.1.2. Die Gleitversuche der Gebrüder Wright
Als Wilbur Wright vom Tod Lilienthals Wind bekommen hatte, wurde sein Interesse neu
geweckt. Er befasste sich mit den Werken und Experimenten des deutschen Pioniers sowie
mit einigen Büchern von dem Professor Marey, welche sich mit dem Vogelflug auseinander
setzten. Kurz darauf begann Orville Wright ebenfalls erneut Eifer zu zeigen und ging mit
seinem Bruder sofort zu praktischen Experimenten über. Jedoch waren diese von vielen
Misserfolgen gezeichnet und so wurde das Versagen auf zu wenig Übung geschoben. Die
15
16
Vgl. Hildebrandt, Alfred: Die Gebrüder Wright.Bremen.Dogma,2012. S. 11-14
Vgl. (Engmann 2013) S. 19
7
Problematik hierbei bestand darin, dass nur untern optimalen Bedingungen „geübt“ werden
konnte.17
Daraufhin konstruierten sie einen neuen Flugapparat, wobei sie Chanutes als Vorbild
nahmen. Der Doppeldecker hatte eine Tragfläche von 18 Quadratmetern und als neue
Herangehensweise wurde der Pilot hingelegt. Dies verschaffte einige Vorteile bezüglich
Luftwiderstand und der Stabilität. Der Aviatiker war nun eins mit der Maschine und war so in
der Lage, besser auf kleine Gleichgewichtsstörungen zu reagieren. Jedoch war nun beim
Starten Kreativität gefragt, da man entweder akrobatisch nach dem Anlaufen in die Stellung
klettern oder jemand anders als Starthilfe dem Piloten unter die Arme greifen musste.
Zudem war die hängende Lage sehr ermüdend und war für längere Flüge nicht geeignet. Des
Weiteren konnte man feststellen, dass durch eine Krümmung der Tragflächen eine weitaus
bessere Stabilität erzielt werden konnte, sowie eine bessere seitliche Stabilität durch einen
Hebel, welche ab nun die Tragflächen bewegte.18
In den Jahren von 1900 bis 1902 vergrößerte sich ihr Flieger immer und immer mehr. 1900
betragen die Werte noch: Breite: 5.64 Meter, Tiefe:1.52 M, Gesamtfläche: 15.6
Quadratmeter, Gewicht: 21.8 kg. Das Jahr darauf waren es schon: 6.7 Meter, 2.13 Meter, 21
Quadratmeter und 45.5 kg. 1902 wurde nur die Tiefe etwas verringert: 9.75 Meter, 1.52
Meter, 28.4 Quadratmeter, 53 kg. Die zuletzt genannte Maschine besaß einen Abstand
zwischen den Etagen von ca. 1.40 Meter und bekam eine doppelt so große vertikale
Steuerung(1.3 Quadratmeter) am Heck des „Flugschiffes“.19
17
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 27
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 28
19
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 32-33
18
8
Die Leitsätze der Gebrüder Wright:
1. Praxis ist der Schlüssel des Fluggeheimnisses.
2. Das Luftschiff soll sich in horizontaler Lage befinden.
3. Eine schmale Tragfläche, die eine umgekehrte Neigung hat als die Haupttragflächen,
ist zur Steuerung erforderlich.
4. Die Steuerung muss bewirkt werden können, ohne dass der Pilot seine Stellung
verändert, und endlich.
5. Die seitliche Stabilität wird weit besser durch Verwinden der Tragflächen
gewährleistet als durch Körperbewegungen.20
3.1.3. Das erste motorbetriebene Flugzeug
Erstaunlich erscheint es , dass die Gebrüder, im Vergleich zu der Anzahl der Flüge, von denen
im Jahr 1902 ca. 1000 unternommen wurden und welche bis zu 622.5 Meter lang waren, in
Relation, sehr wenige Unfälle hatten. Wilbur und Orville Wright hatten ihren Apparat schon
ziemlich gut im Griff, jedoch fehlte noch eine „Kleinigkeit“. Es war so weit: Ein Motor musste
her. Nach unzähligen Messung und Experimenten bezüglich des Gewichts, der benötigten
Kraft, der Windgeschwindigkeit bis hin zum Landungswinkel war es Ende 1903 nun so weit:
Der erste Motor-Flugversuch. Der 16 PS starke, 62.7 kg schwere Motor betrieb zwei
Propeller welche 1200 Touren in der Minute schafften. Des Weiteren ist zu erwähnen, dass
es sich um einen Viertaktmotor handelte, welcher 4.5 Liter in der Stunde brauchte und in der
eigenen Fabrik der Wrights hergestellt wurde.21
The Flyer, 1903
Wilbur und Orville Wright gelang am 17. Dezember 1903 der
erste Motorflug in Gegenwart von nur 5 Personen. Die kurze
Dauer von nur 12 Sekunden würde heute als Misserfolg
gelten, doch damals war es ein Quantensprung in die Zukunft.
Ihre These, dass das Flugzeug mit Motor genauso stabil wäre,
Abbildung 5
wie früher ihr Gleitflieger, wurde nun bestätigt.
20
21
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 32
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 37
9
3.1.4. Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1909-1929
Gerade mal
10 Jahre nach der Erfindung des Motorflugs durch die Gebrüder Wright
durchflogen die Maschinen eine militärische Entwicklung. Durch den ersten Weltkrieg wurde
die Entwicklung dieser Wunderwaffe immer wichtiger und jede Partei begann dem Fliegen
immer mehr Aufmerksamkeit zu schenken. Doch die im Krieg verwendeten Flieger
unterschieden sich nicht großartig zu der „klapprigen“ Version von Blériot. Es wurde lang
experimentiert, wie man den Piloten ermöglichen könnte ein Gewehr während des Fluges zu
betätigen. 1915 gelang es Roland Garros endlich eine Konstruktion zu entwickeln, welche
dies ermöglichte.22
Blériot XI “La Manche”, 1909
Diese klapprige Gebilde war mit einem 24 PS starkem Motor
ausgerüstet und trug beim Starten maximal 350 kg bei einer
Reisegeschwindigkeit von gerade mal 65 km/h.23 Louis Blériot war
Abbildung 6
der erste Mensch, der einen Eindecker baute und mit diesem sogar den
Ärmelkanal überquerte. Otto Binder gelang es 1913 mit demselben Flugzeug die Alpen zu
überfliegen.24
Junkers F-13, 1919
Dieses
Flugzeug
galt
als
erstes
Verkehrsflugzeug
mit
geschlossener Kabine und wurde in Ganzmetallbauweise
ausgeführt.25 Die sechssitzige Maschine konnte 210 km/h
erreichen und stellte zwei Weltrekorde auf. Den Ersten mit 6750
Abbildung 7
Höhenmetern, den Zweiten mit einem Dauerflug von 10 Stunden und 58
min. 1921 übertrumpfte ihn eine leicht abgeänderte Version mit einem Flug von 26 Stunden
5 Minuten und 32 Sekunden über 4270 km.26
22
http://www.luftfahrtarchiv.eu/index.php%3Foption%3Dcom_content%26view%3Darticle%26id%3D70:einsatzim-i-weltkrieg-%26catid%3D27:militaer%26Itemid%3D56[18.02.2016, 16:59]
23
Vgl. Abel, Andreas: Modelle aus dem Märklin-Metallbaukasten: Blériot XI- La Manche.2002.
http://www.metallbaukasten.de/marklin/manche.html [16.02.16, 15:47]
24
Vgl. (Engmann 2013) 19
25
Vgl. (Engmann 2013) S. 20
26
Vgl. Hofmann, Angelika: 25.Juni 1919: Erstflug der Junker F 13.2009.
http://www.junkers.de/kalenderblatt/25-juni-1919-erstflug-der-junkers-f-13[16.02.16,15:57]
10
Focke-Wulf F-19 “Ente”, 1927
Es gab viele unterschiedliche Typen der Focke-Wulf Maschinen. So
erhielten etliche Vogelnamen, wie zum Beispiel die „Ente“. Sie
erhielt
Abbildung 8
ihren
Namen
aufgrund
des
vorne
angebrachten
Höhenleitwerks.27 Dies war jedoch sehr instabil und führte des Öfteren zu
einem Strömungsabriss. Die Ente konnte mit maximal 1650 kg abheben jedoch war ihre
Maximalgeschwindigkeit auf 142 km/h begrenzt.28
Dornier Do X, 1929
Dieses Flugzeug gilt als Gigant seiner Zeit. Mit einer
Spannweite von 48 Meter und einer Länge von 40 Meter
war dieser Flugzeugtyp das größte seiner Zeit und löste
Abbildung 9
auch so einige Probleme bezüglich Großflugzeuge.29 169 Passagiere konnten
untergebracht werden unter 12 leistungsstarke Motoren. Des Weiteren wurden 14
Besatzungsmitglieder benötigt um mit einer Geschwindigkeit von 196 km/h dieses Flugschiff
2800 km weit zu fliegen.30
27
Vgl. (Engmann 2013) S. 20
Vgl. Hoppe, K.-D: Modelle des Monat Januar- Versuchsflugzeug Focke-Wulf F19 Ente.2015.
http://www.luftfahrtmuseum-hannover.de/en/node/315[16.02.16,16:02]
29
Vgl. (Engmann 2013) S. 20
30
Vgl. Heinlin, Dieter F.: 70 Jahre Flugschiff Dornier DO-X.2007. http://1dfh.de/do-x.htm[16.02.16,17:55]
28
11
3.1.5. Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1930-1946
Der bevorstehende Krieg fordert die Wissenschaftler die neusten und besten
„Wunderwaffen“ zu kreieren. Darunter verstanden sich natürlich die Flugzeuge, welche in
diesem Zeitraum einen beachtlichen Sprung nach vorne machten. Im Zeitraum zwischen
1933-1945 wurden allein in Deutschland 47 unterschiedlichste Flugzeug Projekte in Angriff
genommen. Viele davon erwiesen sich als unbrauchbar und nicht umsetzbar jedoch waren
einige dieser Entwürfe Gold wert. Nach dem Kriegsende verschafften sich beispielsweise die
Alliierten, durch ihren Sieg über Deutschland, nun den Zugang zu den wertvollen Entwürfen
der Wunderwaffen.31
Im Folgenden werden die Charakteristika der wichtigsten Modelle dieses Zeitraums
präsentiert.
Junkers JU 52/3, 1931
Die Junkers JU 52/3 diente hauptsächlich als Verkehrs- und
Transportflugzeug. Mit 3 Motoren konnte das Flugzeug auf 250
km/h beschleunigen und 1300 km weit fliegen. In jedem, von
den ca. 5000 Exemplaren, war Platz für 3 Piloten und 17
Abbildung 10
Passagiere.32
Douglas DC-3, 1936
Der amerikanische DC-3 wurde bis in die 70er Jahre verwendet
und
am
meisten
von
allen
Arten
gebaut.33
Die
Gesamtproduktion soll sich auf 10636 Stück belaufen. 32
Passagiere konnten 3421 km in diesem Flieger zurücklegen. Bei
einem maximalen Startgewicht von über 11000 kg konnte die
Abbildung 11
Maschine bis zu 370 km/h erreichen.34
31
http://www.luft46.com/pjtlstar.html[21.02.2016, 19:25]
Vgl. Palt, Karsten: Junkers Ju 52/3m: Verkehrs-/ Transportflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_ju52_dt.php[16.02.16,18:09]
33
Vgl. (Engmann 2013) S. 20
34
Vgl. Palt, Karsten: Douglas DC-3(C-47): Passagier-/Transportflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_dc3_dt.php[16.02.16,18:12]
32
12
Fieseler “Storch” FI 156, 1937
Eine neue Errungenschaft in der Geschichte: Das erste
Flugzeug, welches mit nur 38 km/h abheben konnte und mit
nur 50 Metern Rollstrecke auskam. Derartige Modelle werden
als VTOL- Flugzeuge bezeichnet (Vertical Take-Off and
Abbildung 12
Landing/Senkrechtstarter).35 2-3 Personen fanden in diesem
Exemplar Platz und konnten mit einer Geschwindigkeit von 176
km/h bis zu 385 km zurücklegen. Den ca. 2867 Stück war es
möglich mit ungefähr 1300 kg starten.36
Heinkel He-176, 1939
Ein weiterer Quantensprung liefert das erste eigenstartfähige
Raketenflugzeug. Mit nur 5,20 Meter Länge und 5 Meter
Spannweite
Abbildung 13
erreichte
der
Heinkel
He-176
eine
Höchstgeschwindigkeit von 750 km/h.37
Messerschmitt Me 163 “Komet”, 1940
Mit über 1000 km/h kam die Me 163 als erstes
Raketenflugzeug in Serie.38 Ein Pilot war nun befähigt mit
einer Startmasse von maximal 4110 kg 12100 Meter hoch zu
Abbildung 14
fliegen. Jedoch war die Reichweite mit 41 km stark
eingeschränkt.39
35
Vgl. (Engmann 2013) S. 21
Vgl. Palt, Karsten: Fieseler Fi 156 Storch: STOL Beobachtungs-/ Verbindungsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_fi156_dt.php[16.02.16,18:18]
37
Vgl. (Engmann 2013) S. 21
38
Vgl. (Engmann 2013) S. 21
39
Vgl. Palt, Karsten: Messerschmitt Me 163 Komet: Abfangjäger.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_me163_dt.php[16.02.16,18:23]
36
13
Bell X-1, 1946
Dieses Flugzeug konnte zwar nicht auf eigene Faust starten und
benötigte für den Start ein zweites Flugzeug (B-29), jedoch
durchbrach es zum ersten Mal in der Menschheitsgeschichte
die Schallmauer.40 Mit einen Startgewicht von 7525 kg konnte
das 2655 km/h schnelle Flugzeug auf über 27 km Höhe
Abbildung 15
steigen.41
3.1.6. Die wichtigsten Flugzeugtypen von 1954-1987
In diesem Zeitraum wurde immer mehr Wert auf den öffentlichen Flugverkehr gelegt. Das
Ziel war, möglichst große Mengen, seien es Passagiere oder Waren, in kürzester Zeit zu
transportieren. Die folgenden vier Flugzeugtypen sind wahre Paradebeispiele dafür.
Boeing 707, 1954
Bis
1984
wurde
dieses,
von
Lufthansa
als
erstes
Langstreckenflugzeug konstruierte Modell, verwendet.42 Mit
einer Geschwindigkeit von knapp über 1000 km/h konnten 192
Abbildung 16
Passagiere in fast 13 km Höhe reisen. Mit einer Reichweite von
9260 km und einer maximalen Startmasse von 151381 kg war
dieses Modell vielversprechend, jedoch wurden trotzdem nur
1010 Exemplare gebaut.43
40
Vgl. (Engmann 2013) S. 21
Vgl. Bredow, Wolfgang: Bell X-1B: amerikanisches Experimental- und Raketenflugzeug zur Erforschung von
Hochgeschwindigkeiten.Berlin. http://www.bredow-web.de/US_Air_Force/Testflugzeuge/Bell_X-1B__Raketenflugzeug/bell_x-1b_-_raketenflugzeug.html[13.02.2016, 13:23]
42
Vgl. (Engmann 2013) S. 21
43
Vgl. Palt, Karsten: Boeing 707: Airliner.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_707_en.php[16.02.16,18:37]
41
14
Tupolew Tu-144, 1968
Dieses erste Überschallverkehrs-flugzeug war aufgrund
einiger Problematiken, wie beispielsweise die hohen
Treibstoffkosten sowie diversen Schwierigkeiten mit den
Turbinen, nur 10 Jahre im Einsatz.44 Der allgemein
Abbildung 17
fehlende
Markt,
sowie
einige
Sicherheitsgründe
waren
ebenfalls
verantwortlich für den Bau von gerade mal 17 Stück. In diesem Modell konnten gerade mal
135 Passagiere Platz finden und mit mehr als 180000 kg Gesamtmasse konnte man nicht
mehr abheben. Die Maximalgeschwindigkeit beläuft sich auf ca. 2400 km/h, sowie die
Reisehöhe auf 18 km und die maximale Reichweite auf ca. 6500 km.45
Boeing 747 “Jumbo”, 1969
Ab diesem Zeitpunkt war es möglich 362900 Kg durch
die Luft zu transportieren. Mit einer Spannweite von
fast 60 Meter und einer Länge von über 70 Meter sowie
einer Höhe von beinahe 20 Meter war dieses Modell zu
seiner Zeit das größte Verkehrsflugzeug der Welt.46
Abbildung 18
Insgesamt konnten maximal 480 Passagiere geflogen
werden mit einer Maximalgeschwindigkeit von knapp
970 km/h.47
44
Vgl. (Engmann 2013) S. 22
Vgl. Palt, Karsten: Tupolew/ Tupolev Tu-144: Überschall- Verkehrsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_tu144_dt.php[17.02.16,16:35]
46
Vgl. (Engmann 2013) S. 22
47
Vgl. Palt, Karsten: Boeing 747-100: Verkehrsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_7471_dt.php[17.02.16,16:39]
45
15
Airbus A 320, 1987
Die, zu dieser Zeit, aller neusten Technologien prägten
dieses Flugzeug. Das perfekte moderne Kurz- und
Mittelstreckenflugzeug.48 Mit 180 Passagieren an Bord
Abbildung 19
konnten 5700 km bewältigt werden bei einer Geschwindigkeit von ca. 900
km/h. Des Weiteren ist es erwähnenswert, dass dieses Modell bis heute noch produziert
wird.49
3.1.7. Die wichtigsten Flugzeugtypen seit 2000
Nachdem die Fertigungs-, sowie Treibstoff- und Wartungskosten in unzähligen Fällen immer
größer wurden, begann in den Zweitausendern ein Umschwung. Innovative Arbeiten mit
Faserverbundstoffen sowie neue optimierte aerodynamische Designs ermöglichen
Unvorstellbares. Es wurde bei der Konstruktion ebenfalls immer mehr auf die Reduktion des
Treibstoffverbrauchs
geachtet.
Doch
von
enormen
Transportkapazitäten,
über
Kostensenkungen in jederlei Hinsicht, bis komfortableres leiseres Fliegen sind weitere
äußerst große und wichtige Erfolge zu verzeichnen.
Airbus A 380, 2006
Ein neuer Gigant in der Luftfahrt: 73 Meter Länge, eine
Spannweite von fast 80 Meter und eine Höhe von 24,1 Meter
können bis zu 560 000 kg durch die Luft tragen. Innovative
Fertigungstechniken ermöglichen das scheinbar Unmögliche.50
Abbildung 20
853 Personen können in diesem Giganten Platz finden und
15199 km weit reisen.51
48
Vgl. (Engmann 2013) S. 22
Vgl. Palt, Karsten: Airbus A320: Verkehrsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_a320_dt.php[17.02.16,16:43]
50
Vgl. (Engmann 2013) S. 22
51
Vgl. Palt, Karsten: Airbus A380: Verkehrsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_a380_dt.php[17.02.16,16:45]
49
16
A350 XWB(Xtra-Widebody)
Der noch äußerst junge A350 XWB übertrifft jegliche
Erwartungen. Nach dem Prinzip, so simpel wie nur möglich,
wurden dem neuem Flugzeug nur noch 2 Hydraulikkreise
eingebaut. Dies bedeutet weniger Gewicht bei gleicher
Abbildung 21
(kohlenfaserverstärkter
Sicherheit. Der neuartige Rumpf besteht zu 53% aus CFK
Kunststoff).
Dies
hat
die
Vorteile
von
einer
weiteren
Gewichtsreduzierung sowie einer Senkung der Treibstoffkosten. Ebenfalls wird dadurch die
Korrosionsbeständigkeit erhöht und die Wartung erleichtert.
Seine Flügel bekamen ein neues Design (siehe Abb.), welches einerseits den Lärm reduziert
und andererseits eine bessere aerodynamische Effizienz aufweist. Des Weiteren besteht nun
die Möglichkeit die Krümmung der Flügel im Flug zu variieren, was den Vorteil mit sich
bringt, dass man nun die Flügel optimal an die Flugverhältnisse anpassen kann.
Der neue A350 XWB ist nicht nur im Kraftstoffverbrauch, bei den Emission Werten sowie bei
der Gesamteffizienz seinen Konkurrenten weit voraus, sondern auch in der Lage, Flüge von
19 Stunden locker zu meistern.52
52
https://translate.googleusercontent.com/translate_c?depth=1&hl=de&prev=search&rurl=translate.google.at&
sl=en&u=http://www.airbus.com/aircraftfamilies/passengeraircraft/a350xwbfamily/technology-andinnovation/&usg=ALkJrhiDbNw91R7LjinRE5ccXEZDILSKzw[20.02.2016, 18:38]
17
3.2.
Den
Werkstoffe
größten
Anteil,
der
beim
Flugzeugbau
verwendeten
Werkstoffen,
bilden
Aluminiumlegierungen vor Stahl- und Titanlegierungen sowie Faserverbundstoffe.
3.2.1. Aluminiumlegierungen
Nach der Gewinnung von Aluminiumoxid wird durch eine Aluminiumelektrolyse das
Aluminium hergestellt, da andere Verfahren weit zu teuer und schwierig durchzuführen sind.
Für den Flugzeugbau wichtig, sind die günstigen mechanischen Eigenschaften sowie die
chemische
Beständigkeit
neben
der
Witterungs-
und
Seewasserbeständigkeit.
Aluminiumlegierungen haben den Vorteil, dass sie sich mit Hilfe von Warmumformbarkeit
sowie auch der Kaltumformbarkeit bearbeiten lassen. Des Weiteren ist Aluminium sehr gut
spannbar und besitzt eine gute Wärmeund elektrische Leitfähigkeit. In große Teile
der Struktur des Flugzeuges, am Beispiel
des A320 werden die Rumpfnase (1), die
vordere (2), mittlere (3) und hintere
Rumpfsektionen (4 und 5), sowie der
mittlere Flügelkasten (6), bis hin zu den
Tragflächen
(7)
Aluminiumlegierungen
eingearbeitet.53
Abbildung 22
53
Vgl. (Engmann 2013) S. 128-129
18
3.2.2. Stahllegierungen
Stahllegierungen bilden neben den Aluminiumlegierungen wichtige Bestandteile. Mit einer
Zugfestigkeit von 2000 N/mm² wird der Stahl bei äußerst hoch belasteten Teilen, wie zum
Beispiel das Fahrwerk oder kleine Schrauben und Bolzen verwendet. Die Herstellung erfolgt
durch Reduktion der Eisenerze mit Hilfe von Kohlenstoffmonoxid und Kohlenstoffdioxid.
Dadurch erhält man nun Roheisen, welches aber sehr hart und spröder ist und somit für die
Weiterverarbeitung ungeeignet ist. Deswegen kommt nun das „Sauerstoff Aufblasverfahren“
zum Zug. Hierbei wird Sauerstoff zugeführt um den Kohlenstoff zu verbrennen. Das Resultat
sind hochwertige Stähle, welche man durch Vakuum- oder Elektroverfahren nochmals
aufwerten kann.54
3.2.3. Titanlegierungen
Titan besitzt die Eigenschaft, dass es auch bei sehr hohen Temperaturen noch eine hohe
spezifische Zugkraft besitzt. Des Weiteren besteht die Umformmöglichkeit durch SPF
(Superelastische Formen) in Verbindung mit Diffussionsschweißen. Die sehr gute
Korrosionsbeständigkeit
stellt
ebenfalls
einen
Vorteil
im
Flugzeugbau
dar.
Hergestellt werden Titanlegierungen durch schmelzen von Titanschwamm. Dieser wird
wiederum aus Titanerz gewonnen, welches mit der Beigabe von Koks und Chlorgas mit 800
Grad Celsius zu Titantetrachlorid umgewandelt wird. Mit Argon als Schutzgas wird das
Titantetrachlorid durch Magnesium reduziert. Die Produkte sind Titanschwamm und
Magnesiumchlorid. Großteils werden die Titanlegierungen bei Schweißteilen, sowie in der
Nase, als auch bei dem Aufbau von dem Verdichter verwendet.55
54
55
Vgl. (Engmann 2013) S. 140
Vgl. (Engmann 2013) S. 147-149
19
3.2.4. Faserverbundstoffe
Immer größere Mengen der 3 Faserverbundstoffe GFK (Glasfaserverstärkter Kunststoff), CFK
(Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) und AFK (Aramidfaserverstärkter Kunststoff)
kommen beim Flugzeugbau zum Einsatz.56 Diese neu entwickelten Materialien eröffnen
neue Möglichkeiten in der Flugzeugtechnik. Der neue A350 XWB verkörpert diese
Entwicklung. 53 % von diesem neuen entwickelten Flugzeug bestehen aus Verbundstoffen.
Der komplette Flugzeugrumpf wurde aus Karbon-faserverstärktem Kunststoff(CFK)
konstruiert.57 Die FACC AG in Ried im Innkreis berichtet: „Mit unseren Produkten schaffen
wir ökonomische Lösungen, die Gewicht, Treibstoffverbrauch und Lebenswegkosten senken
und gleichzeitig die Kapazität und Reichweite erhöhen.“58
56
Vgl. (Engmann 2013) S. 150
Vgl. http://www.facc.com/Aktuelles/News-Presse-Archiv/FACC-Komponenten-mit-an-Bord-beim-Erstflugder-A350-XWB[19.02.2016, 15:11]
58
http://www.facc.com/Aktuelles/News-Presse-Archiv/FACC-Komponenten-mit-an-Bord-beim-Erstflug-derA350-XWB[19.02.2016, 18:05]
57
20
4. Historisches zu den Gebrüdern Wright
4.1.
Die Familie Wright
Bis in das 14. Jahrhundert kann man den Stammbaum der Familie Wright verfolgen.
Großmütterlicherseits wurden erste Aufzeichnungen von einem Lord Afferden in Holland
Ende des 14. Jahrhunderts gefunden. Dessen Nachkommen verließen ihr Heimatland um
nach Amerika ziehen. Um ca. 1650 siedelten sich in Long Island an. Väterlicherseits kann
man die Wurzeln der Wrights bis 1538, zu John Wright, finden. Samuel Wright, ein ferner
Verwandter, begann 1630 in Springfield Massachusetts als Farmer ein neues Leben und
agierte später äußerst engagiert als Pfarrer der Gemeinde. Jedoch verließ er 1665 seine
Gemeinde und zog nach Northampton. Dessen Nachkommen bevorzugten es Neu-England
weiterhin ihr Heimat nennen zu können. Durch einen dieser Zurückgebliebenen wurden die
Wrights mit dem General Ulysses S. Grant und dem Präsidenten Grover Cleveland in einen
Stammbaum gezogen. Eine weitere Bekanntheit was der im Jahr 1847 verstorbene
Gouverneur des Staates New York: Silas Wright. Er war der Großvater von Orville und
Wilbur Wright. 59
59
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 3
21
4.2.
Das Interesse am Fliegen wird geweckt
Milton Wright war der Vater von sieben Kindern, welchen er die beste Ausbildung hat
zukommen lassen. Jedoch scheint es erstaunlich, dass gerade die zwei Erfinder weder in der
Erziehung die meiste Aufmerksamkeit bekamen, noch einer von den beiden eine Hochschule
besuchte. Jedoch wurde schon in jungen Jahren die Begeisterung am Fliegen der Beiden
geweckt. Im Alter von 7 und 11 Jahren kam Milton Wright mit einem kleinem, aus Kork,
Bambus und Papier überklebtem „Helicoptere“ nach Hause und lies das Spielzeug in die
Lüfte gleiten. Der erste kleine Anstoß der das darauffolgende Experimentieren ins Rollen
brachte. Immer größer wurden ihre Konstrukte, bis sie feststellen mussten, dass umso
größer ihr „Spielzeug“ war, umso schlechter flog es. Nach einigen niederschmetternden
Versuchen nahmen sie sich dann doch lieber dem Drachensteigen an, welchem dennoch
nicht lange Aufmerksamkeit geschenkt wurde. Erst nach dem Tod Lilienthals und seinen, für
Wilbur und Orville, höchst interessanten Experimenten begannen die Brüder die bisher
vorhandene Literatur zu studieren und sofort ins Praktische umzusetzen.60
60
Vgl. (Hildebrandt 2012) S. 7-8
22
5. Auswirkungen
5.1.
Umwelt
Vergleicht man beispielsweise die CO₂-Werte zwischen dem Straßenverkehr, der Schifffahrt
und der Luftfahrt so scheint es als wäre die Reise mit dem Flugzeug schon fast
umweltfreundlich: Circa 14 % des Kohlenstoffdioxids kommen aus dem Straßenverkehr,
2.7 % stoßen die Schiffe aus und nur 2.2 % verursachen die Fluggesellschaften.61 Doch wie
umweltschädlich sind Flugzeuge nun wirklich? Bedenkt man, dass sich die Co₂-Werte in
Deutschland seit 1990 mehr als verdoppelt haben und dass jedes Jahr die Anzahl der
Passagiere um ca. 5 % steigt, erkennt man dass sich hinter dem riesigen Luftverkehr auch
Nachteile verstecken.62 Hinzu kommt jedoch noch die Problematik, dass die Belastungen in
höheren Lagen ca. um den Faktor 3 höher sind als auf der Erdoberfläche.63
5.1.1. Emissionen
Grob gesagt gibt es bei den Flugzeugemissionen sechs Hauptverantwortliche. Unter diesen
verstehen
sich
Stickstoffoxide,
Wasserdampf,
Kohlenmonoxid,
Schwefeloxid,
Kohlenwasserstoffe sowie Methan.64
Nun folgen Beispiele für globale Umweltfolgen durch einige dieser Stoffe.
Stickstoffoxid soll zu ca. 7 % zum Treibhauseffekt beitragen, da durch Sonneneinstrahlung
und flüchtigem Wasserstoff sich bodennahes Ozon bildet. Dringt dieses in die
stratosphärische Ozonschicht ein, wird dadurch Ozon (welches ebenfalls durch Schwefeloxid
abgebaut werden kann) zerstört. Aufgrund dieser zwei Stoffe werden im Sommer vermehrt
Ozonlöcher vermerkt, da zu dieser Zeit der Flugbetrieb auf Hochtouren läuft.65
Normalerweise ist in der Stratosphäre sehr wenig Wasserdampf vorzufinden. Jedoch wird
durch Flugzeuge dieses immer mehr in solchen Höhen angereichert und dies hat erhebliche
Auswirkungen auf die Strahlungsbilanz in der Atmosphäre und der Temperatur auf der
Erdoberfläche.66 Ebenfalls entstehen in der Tropopause durch Flugzeuge Kondensstreifen
61
Vgl. http://samiramona.jimdo.com/home/klimaschutz-und-energie/[14.02.2016, 16:21]
Vgl. https://www.vcd.org/themen/flugverkehr/[20.02.2016, 18:49]
63
Vgl. http://www.focus.de/reisen/flug/klimawandel/tatsache-nummer-2_aid_28818.html[20.02.2016, 18:38]
64
Vgl. http://www.europarl.europa.eu/workingpapers/envi/pdf/brief2de_de.pdf[17.02.2016, 19:51]
65
Vgl. http://www.europarl.europa.eu/workingpapers/envi/pdf/brief2de_de.pdf[15.02.2016, 16:21]
66
Vgl. Dr. Stefan Lossow : Langzeitbeobachtung von Wasserdampf in der Stratosphäre. Stand: , URL:
http://www.eskp.de/langzeitbeobachtung-von-wasserdampf-in-der-stratosphaere/[19.02.2016, 18:15]
62
23
(Zirruswolken aus Eisteilchen), welche dazu beitragen dass die Wärmeabstrahlung weniger
wird. Das bedeutet eine erhöhte Temperatur auf der Erdoberfläche, da die Sonnenstrahlen
zwar ungehindert hindurchkönnen die Rückstrahlung ins All gemindert wird. 67
Jedoch muss erwähnt werden, dass die Fluggesellschaften immer mehr ihren Blick in
Richtung Zukunft richten und versuchen Emissionen durch Treibstoffverbrauch-Senkungen
oder durch Erforschen von Alternativen Antriebsmöglichkeiten, wie beispielsweise mit
Wasserstoff, möglichst gering zu halten.
5.1.2. Lärm
Nicht nur Chemikalien, sondern auch Lärm schadet uns Menschen. Jeder vierte Mensch in
Deutschland fühlt sich durch Lärm belästigt und der Flugverkehr spielt hierbei eine große
Rolle. Dass Lärm gesundheitliche Probleme verursacht ist schon lange bekannt, jedoch
bedenken wenige an den Wertverfall von Grundstücken bzw. Häusern, welche in der Nähe
von Flughäfen erbaut wurden. Niemand will mehr ein Haus kaufen, welches dem ständigen
Lärm von Flugzeugen ausgesetzt ist.68
5.2.
Wirtschaft
Wilbur und Orville Wright veränderten das Leben von uns Allen. Das, wofür sie ihr ganzes
Leben kämpften, ist für uns heutzutage selbstverständlich. Doch halten wir uns für einen
Moment vor Augen wie abhängig wir geworden sind: 2,2 Billionen Passagiere sitzen pro Jahr
in einem Flugzeug, 40 % aller Auslandsreisen laufen über Flughäfen und 44 Millionen Tonnen
Luftfracht fällt pro Jahr an. Der Anteil am Export liegt bei 35 % sowie der Anteil am BIP bei
7,5 % global gesehen. Der gesamte Umsatz der Airlines nach dem Stand von 2010 liegt bei
522 Milliarden Dollar!69 Die Anzahl der Beschäftigten in der deutschen Luft- und
Raumfahrtindustrie hat sich von 1997 (61112) bis 2014 (105700) fast verdoppelt und das in
weniger als 20 Jahren!70 Nun sollte klar werden, von welchem Ausmaß hier die Rede ist.
67
Vgl. http://www.focus.de/reisen/flug/klimawandel/tatsache-nummer-2_aid_28818.html[20.02.2016, 18:18]
Vgl. https://www.vcd.org/themen/flugverkehr/[16.02.2016, 18:01]
69
Vgl. http://samiramona.jimdo.com/home/geht-es-auch-ohne-flugzeuge/[15.02.2016, 18:46]
70
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/12336/umfrage/anzahl-der-beschaeftigten-in-der-luft--undraumfahrtindustrie/
68
24
5.2.1. Auswertung der Umfrage
Eine Weltwirtschaft, so wie wir sie heutzutage betreiben, wäre ohne Flugzeuge nicht
möglich. Diesbezüglich verfasste ich eine Umfrage im BG/BRG Gmunden am neunten
Februar 2016. Der Fragebogen ist im Anschluss an die Arbeit beigefügt. Durchgeführt wurde
diese in den 4. Klassen mit insgesamt 77 Schülern, sowie im Lehrerkollegium, woran sich 28
Lehrkräfte beteiligten.
Im Folgenden werde ich kurz auf die Ergebnisse der Analyse der ausgewerteten Fragebogen
eingehen.
Über die Hälfte der Jugendlichen (57 %) ist es bekannt, dass die Pioniere des Motor-Fluges
die Gebrüder Wright verkörpern und drei Viertel (69 %) der 4. Klasse konnte die
Errungenschaft historisch richtig in die Jahre 1850-1950 eingliedern, jedoch muss angemerkt
werden, dass die Zeitspanne sehr groß gehalten wurde. Eine beträchtliche Summe, wenn
man vermerkt, dass jeder vierte Schüler noch nie (23 %) und nur jeder Dritte (32 %) öfter als
5-mal geflogen ist. Hier macht sich bemerkbar, dass die Geschichte der Flugzeuge und ihre
Stellenwert heutzutage nicht in den Hintergrund fallen und sich sogar 14 Jährige Jugendliche
mit diesem Thema auseinander setzen. Im Vergleich dazu hat jeder befragt Lehrer die
Gebrüder Wright ihrer Leistung zuordnen können, sowie fast Alle (27/28) wussten, dass sich
dies um ca. 1850-1900 abspielte. Jedoch muss hier hinzugefügt werden, dass jeder Lehrer
mindestens 2-mal, sowie zwei Drittel (64 %) öfters als 10-mal geflogen ist.
Der wirtschaftliche Aspekt wird in den Ergebnissen der folgenden Fragen deutlich gemacht:
Die Befragten sollten angeben wie viel ihrer Kleidung, sowie ihrer technischen Geräte als
auch gekaufte Lebensmittel per Flugzeug importiert wurden. In Bezug auf Bekleidung geben
über 60 % der Schüler, sowie 57 % der Lehrer an, dass mehr als die Hälfte ihres Gewands
aus dem Ausland per Flugzeug eingeflogen wurde. Genau dieselbe Anzahl an Schülern
(48/77) antworteten, dass ebenfalls ihre technischen Geräte, welche sie täglich verwenden,
zu ca. 50%-100% nach Österreich eingeflogen wurde, wohingegen auch drei Viertel der
Lehrer diese Antworten wählten. Des Weiteren kaufen sich 86 % der Schüler, sowie 96 % der
Lehrer per Flugzeug importierte Nahrungsmittel wöchentlich oder öfter. Jedoch behaupten
11 Schüler (14 %) und nur ein Lehrer, dass sie nie Nahrungsmittel aus dem Ausland essen
würden.
25
Nach diesen Aussagen von Schülern sowie Lehrern, kann man ohne weiteres behaupten,
dass sich der Großteil bewusst ist, wie wichtig die Flugindustrie ist. Diese Annahme lässt sich
mit der letzten Frage weiterhin unterstreichen. Da nur 4 Schüler und nur 1 Lehrer angaben,
dass der Flugverkehr in Hinblick auf die Weltwirtschaft „weniger wichtig“ ist. Der Restliche
Teil der Lehrer (96 %) und Schüler (95 %) antworteten mit „wichtig“, „sehr wichtig“ als auch
„unabdingbar“.
Mit diesem Ergebnis steht fest, dass sich Lehrer und Schüler einig sind: Ohne dem Flugzeug
wäre unsere Konsumgesellschaft, wie sie wir heutzutage vorfinden, nicht zu bewältigen.
Unser komplettes Wirtschaftssystem wird seit Jahren auf der Flugindustrie aufgebaut und
dieser Trend wird weiter steigen. Kein anderes Transportmittel ist global gesehen so
effizient.
26
6. Fazit
Von einem Holzgestell, über schwere Metalle, bis zu den leichten Faserverbundstoffen. Von
einem Hobby oder eher einer verrückten Idee, über eine Wunderwaffe im Krieg, bis zu
einem Transport-Werkzeug. Von etwas Atemberaubendem, über etwas Furchteinflößendes,
bis zu etwas Selbstverständlichem. Man kann behaupten, dass in der Geschichte des
Flugzeuges einiges passiert ist. Es wurde von unterschiedlichsten Perspektiven betrachtet,
als auch für unterschiedliche Zwecke verwendet, ja man könnte sogar sagen, dass diese
Technologie für Kriegszwecke missbraucht wurde und immer noch wird. Durch Pioniere,
Kriege und durch die Konsumgesellschaft bzw. die Weltwirtschaft entwickelten sich die
Maschinen, die wir heute als selbstverständlich ansehen.
Doch nun stellen Sie sich vor, weder die Gebrüder Wright noch Otto Lilienthal oder sonstige
Berühmtheiten in der Luftfahrtgeschichte hätten auch nur eine Minute an der damals
komplett verrückten Idee des Menschenflugs festgehalten. Angefangen mit dem Verzicht
von unseren geliebten Früchten aus dem Süden, über unsere „Marken-Kleidung“ aus China,
Kambodscha oder Laos, bis hin zu fehlenden Touristen bemerken wir langsam wie abhängig
wir eigentlich sind. Des Weiteren wären Arbeitsplätze in dem riesigen Wirtschaftssektor der
Luftfahrtindustrie von dem einen auf den anderen Tag verschwunden. Briefe und Pakete
müssten wie in alten Tagen per Schiff versandt werden, sowie alltägliche andere Produkte.
Sehen Sie sich einen Moment um und nehmen Sie wahr, wie viele für Sie selbstverständliche
Dinge um Sie herum per Flugzeug importiert wurden.
Nicht zu Letzt habe ich wegen all dieser Fakten dieses Thema für meine VWA gewählt. Da ich
selber von der Flugzeugtechnik sehr begeistert bin und mit dem Gedanken spiele eventuell
Pilot zu werden, wollte ich mehr über diese Technologie erfahren. Außerdem wollte ich mich
in Kenntnis setzten, welche Faktoren zu der Entwicklung solcher „Wundermaschinen“
beitragen, vor allem in Bezug auf den ersten und zweiten Weltkrieg, da ich es faszinierend
finde, welche Veränderungen die Flugzeuge in dieser Zeitepoche durchliefen. Des Weiteren
kamen mir einige Gedanken über globale Folgen, da ich selbst oft ins Ausland fliege und
dadurch mein Interesse für die wirtschaftlichen Folgen, sowie die Zerstörung der Umwelt
geweckt wurde.
27
7. Quellen
7.1.
Bücher
Bollrich, Gerhard: Technische Hydromechanik 1: Grundlagen. o.O. Beuth Verlag, 2013
Engmann, Klaus: Technologie des Flugzeuges. Würzburg. Vogel, 2013
Hildebrandt, Alfred: Die Gebrüder Wright.Bremen.Dogma,2012
7.2.
Internet-Links
Abel, Andreas: Modelle aus dem Märklin-Metallbaukasten: Blériot XI- La Manche.2002.
http://www.metallbaukasten.de/marklin/manche.html [16.02.2016, 15:47]
Bredow, Wolfgang: Bell X-1B: amerikanisches Experimental- und Raketenflugzeug zur
Erforschung von Hochgeschwindigkeiten.Berlin. http://www.bredowweb.de/US_Air_Force/Testflugzeuge/Bell_X-1B_-_Raketenflugzeug/bell_x-1b__raketenflugzeug.html[13.02.2016, 13:23]
Dr. Stefan Lossow : Langzeitbeobachtung von Wasserdampf in der Stratosphäre. Stand: ,
URL: http://www.eskp.de/langzeitbeobachtung-von-wasserdampf-in-derstratosphaere/[19.02.2016, 18:15]
Heinlin, Dieter F.: 70 Jahre Flugschiff Dornier DO-X.2007. http://1dfh.de/dox.htm[16.02.2016,17:55]
Hofmann, Angelika: 25.Juni 1919: Erstflug der Junker F 13.2009.
http://www.junkers.de/kalenderblatt/25-juni-1919-erstflug-der-junkers-f13[16.02.2016,15:57]
Hoppe, K.-D: Modelle des Monat Januar- Versuchsflugzeug Focke-Wulf F19 Ente.2015.
http://www.luftfahrtmuseum-hannover.de/en/node/315[16.02.2016,16:02]
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/12336/umfrage/anzahl-der-beschaeftigten-inder-luft--und-raumfahrtindustrie/[19.02.2016, 16:21]
28
http://de.statista.com/statistik/daten/studie/411620/umfrage/anzahl-der-weltweitenfluege/[18.02.2016, 17:54]
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Palt, Karsten: Fieseler Fi 156 Storch: STOL Beobachtungs-/ Verbindungsflugzeug.Leipzig.
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Palt, Karsten: Junkers Ju 52/3m: Verkehrs-/ Transportflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_ju52_dt.php[16.02.16,18:09]
Palt, Karsten: Messerschmitt Me 163 Komet: Abfangjäger.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_me163_dt.php[16.02.16,18:23]
Palt, Karsten: Tupolew/ Tupolev Tu-144: Überschall- Verkehrsflugzeug.Leipzig.
http://www.flugzeuginfo.net/acdata_php/acdata_tu144_dt.php[17.02.16,16:35]
7.3.
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 1: http://www.haustechnikverstehen.de/wpcontent/uploads/2013/08/Kontinuit%c3%a4tsgesetz.jpg
2
Abbildung 2: http://www.aviation4u.de/school/aerodynamik%20stroemung%2001.gif
3
Abbildung 3: http://brain.exp.univie.ac.at/ypapierflieger/image034.gif
4
Abbildung 4: http://cdn.grin.com/images/previewfile?document_id=230741&hash=5f91a55d3fb119bb9327ae4097eab462&file=OPS/images/af9bcd0c
63e7a863e6200222b083f5a6_SMALL.png
4
Abbildung 5:
http://polpix.sueddeutsche.com/polopoly_fs/1.456092.1357549912!/httpImage/image.jpg_gen/deri
vatives/900x600/image.jpg
5
Abbildung 6: http://www.mosafilm.de/CF/heftbesprechung/www/035/menschenflug/flugtag6.html
7
Abbildung 7: https://en.wikipedia.org/wiki/Wright_Flyer
9
Abbildung 8: http://www.flugzeug-bild.de/1024/private-se-xmc-bleriot-xi-la-manche-14293.jpg
10
Abbildung 9: http://www.junkers.de/sites/default/files/media/f13_ABJ_590_J13_007.jpg
10
31
Abbildung 10: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/e6/Bundesarchiv_Bild_10210579,_Berlin,_Zentralflughafen,_Focke-Wulf_F-19_%22Ente%22.jpg
11
Abbildung 11: http://www.bredowweb.de/Triebwerke_und_Flugzeugmotore/Siemens_Jupiter/Dornier_Do-X.jpg
11
Abbildung 12: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Junkers_Ju_52-3mg2.jpg 12
Abbildung 13:
http://www.fliegerweb.com/inhalte/Geschichte/Flugzeuge/Douglas_DC3/DC3_Bild2.jpg
12
Abbildung 14: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/34/Fieseler_Fi_156_Storch_DIKVN.jpg
13
Abbildung 15: http://img.wp.scn.ru/camms/ar/1375/pics/2_1.jpg
13
Abbildung 16: http://www.fiddlersgreen.net/aircraft/Messerschmitt-Me163/IMAGES/ME-163Drw.jpg
13
Abbildung 17: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/80/Bell_X-1.jpg
14
Abbildung 18: http://www.aviastar.org/pictures/usa/boeing-707.jpg
14
Abbildung 19: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/88/RIAN_archive_566221_Tu144_passenger_airliner.jpg
15
Abbildung 20: http://www.historylink.org/db_images/747-02.JPG
15
Abbildung 21: http://airchive.com/blog/wp-content/uploads/2013/06/A320__Airbus_1st_flightcopy.jpg
16
Abbildung 22:
http://www.airbus.com/fileadmin/media_gallery/aircraft_pages_photo_galleries/a380-gallery/200608_A380_first_flight_with_EA_engines_.jpg.JPG
16
Abbildung 23: http://www.boldmethod.com/images/blog/2014/01/airbus-a350-xwb-high-altitudetesting-in-bolivia/a350-1
17
Abbildung 24: Engmann, Klaus: Technologie des Flugzeuges.Vogel.201315
18
32
Anhang
Selbstständigkeitserklärung VwA
Name: Colli Bernd
Selbstständigkeitserklärung
Ich erkläre, dass ich diese vorwissenschaftliche Arbeit eigenständig angefertigt und nur die
im Literaturverzeichnis angeführten Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
4810 Gmunden 25.02.2016
Ort, Datum
___________________
Unterschrift
33
Umfrage im Rahmen meiner VWA
1)
Wer war der Erfinder des motorbetriebenen Menschenflugs?
О Thomas Edison
2)
О Wilbur und Orville Wright
О Rudolf Diesel
In welches Jahr gliederst du diese Errungenschaft? (Grob geschätzt)
О 1750
3)
О Albert Einstein
О 1800
О 1850
О 1900
О 1950
О 2000
Wie oft bist du bereits mit dem Flugzeug geflogen?
О Noch nie
О Einmal
О 2-5
О 5-10
О10+
4)
Welcher Prozentsatz deiner Kleidung wird (deines Wissens nach) per Flugzeug eingeflogen?
О 0%
О 1-25%
5)
Wie viele deiner technischen Geräte, welche du täglich verwendest, wurden per Flugzeug
О 26-50%
О 51-75%
О 76-100%
importiert?
О Keine
О Ca. ein Viertel
О Ca. die Hälfte
О Ca. drei Viertel
О Alle
6)
Wie oft isst du Nahrungsmittel, welche per Flugzeug nach Österreich geliefert wurde?
О Nie
О Wöchentlich
7)
Wie wichtig ist, deiner Meinung nach, der Flugverkehr in Hinblick auf die Weltwirtschaft?
О Nicht relevant
О Mehrmals die Woche
О Wenig wichtig
О Wichtig
О Täglich
О Sehr wichtig О Unabdingbar
34