Die Gleitflugversuche der Brüder Wright.
Wilbur Wright schildert seinen und seines Bruders aeronautischen Werdegang eingehend in der Zeitschrift des Vereins der westamerikanischen Ingenieure vom Dezember 1901 unter dem Titel: Einige aeronautische Versuche (Some Aeronautical Experiments). Das in der Jugend schon bezeigte Interesse an Flugversuchen wurde bei Wilbur Wright zuerst wieder im Jahre 1896 neu geweckt, als der Telegraph die Nachricht nach Amerika brachte, dass der deutsche Flugtechniker Lilienthal bei seinen aufsehenerregenden Experimenten abgestürzt und umgekommen sei. Er begann darüber nachzudenken, wodurch wohl der Sturz dieses Mannes hervorgerufen worden sei, der doch schon eine grosse Anzahl von Flügen glücklich ausgeführt hatte. Zunächst studierte er die modernen Bücher, die sich namentlich mit dem Vogelflug beschäftigten, so besonders das Werk von Professor Marey. Als bald darauf auch sein Bruder Orville sich für das Flugproblem zu interessieren begann, beschlossen beide, praktische Versuche zu unternehmen. Die meisten Misserfolge hatten nach ihrer Ueberzeugung ihren Hauptgrund in ungenügender praktischer Uebung der Fliegekunst. Sie rechneten sich aus, dass Lilienthal während 5 Jahren im ganzen nur ungefähr 5 Stunden im freien Fluge zugebracht habe. Als Fachleute in der Fahrradtechnik verglichen sie diese Studienzeit mit den Vorübungen eines Radfahrers, der doch auf keinen Fall in lebhaften Strassen fahren könne, wenn er nur 5 Stunden lang Fahrversuche angestellt hätte. Freilich, Lilienthal hatte—das mussten sie anerkennen—bei seiner geringen Uebungszeit ausserordentlich viel gelernt und eine Steigerung der Dauer eines ununterbrochenen Fluges auf 10 Sekunden musste man schon als gewaltigen Fortschritt betrachten.
Sie beschlossen, eine Maschine zu erbauen und sie bei einer Windstärke von etwa 28 Kilometer Geschwindigkeit pro Stunde zu erproben. Von vornherein sollten die Proben zunächst an einer Schnur wie bei einem Drachen, vorgenommen werden. Der anfänglich grösser geplante Gleitflieger wurde etwa 18 Quadratmeter gross gemacht. Die Maschine war ein Doppeldecker mit zwei grossen Trageflächen nach dem System Chanutes. Doch hatten die Brüder schon ganz wesentliche Aenderungen an ihrer Maschine vorgenommen. Der sonst übliche "Schwanz" war fortgelassen und durch eine kleinere Tragfläche ersetzt, die sich vor den Hauptflächen befand. Hierdurch gedachten sie ein Kippen des Apparates zu verhindern, indem der Winddruck durch die Wirkung auf die kleine Fläche als Gegenlast zu den grossen diente. Eine weitere grundsätzliche Aenderung bestand darin, dass der Pilot nicht, wie es bisher immer geschehen war, sich in aufrechter, sondern in liegender Stellung befand.
Ueber die Vorteile der horizontalen Lage des Luftschiffers im Gleitflieger hat sich Wilbur Wright wiederholt geäussert. Hauptsächlich betont er, dass der Widerstand eines Körpers gegen die Luft in aufrechter Stellung fast dreimal so gross ist als in waagerechter Haltung. Während Lilienthal und seine Nachfolger Chanute, Herrings und Pilcher annahmen, dass pendelnde Bewegungen der Beine nach vorn, rückwärts und nach den Seiten wesentlich zur Sicherheit des Fluges und zur Erhaltung des Gleichgewichts beitrügen, sind die Wrights durch ihre jahrelangen Versuche zur Erkenntnis gekommen, dass gerade ihre Lage beim Fliegen bedeutende Vorzüge biete. Vor allen Dingen finden wir bei ihnen das Bestreben, sich möglichst eins mit der Maschine zu fühlen. Sie gehen dabei von der ganz richtigen Annahme aus, dass sie dadurch die kleinsten Gleichgewichtsstörungen leichter bemerken und ihnen durch geringe Verschiebungen in der Lage ihres Körpers entgegenwirken können. Auch die Lenkbarkeit ist in dieser Stellung grösser. Wenn der Wind plötzlich einen grösseren Druck auf die Tragflächen ausübt, wird die Schrägstellung viel leichter bewirkt, wenn der Aviatiker nur mit den Armen in der Maschine hängt, als wenn er darin liegt, denn der pendelnde Körperteil des Menschen wird bei solchen Veränderungen der Tragflächenlage nicht mitbetroffen, weswegen der Widerstand gegen derartige Gleichgewichtsstörungen in diesem Falle viel geringer ist. Nur bei der Abfahrt und beim Landen bietet die hängende Lage Vorteile, weil der Pilot keiner fremden Hilfe bedarf und allein gegen den Wind anlaufen kann. Die Wrights nun mussten entweder, wie sie zuerst taten, mit ihrem Apparat gegen den Wind anlaufen und sich, sobald der Flieger ins Schweben kam, turnend in liegende Stellung bringen, oder aber, wie sie es zuletzt taten, durch zwei Leute in die Luft fieren lassen. Ebenso konnten sie bei der Landung durch ihre Beine leichter den Stoss federnd auffangen. Für längere Gleitflüge nun ist die hängende Lage ausserordentlich ermüdend. Auch die ausgleichenden Bewegungen gegen die Gleichgewichtsstörungen erfordern einen unverhältnismässig grossen Kraftaufwand, der lange Flüge überhaupt ausschliessen würde. In horizontaler Lage fallen diese Kraftanstrengungen überhaupt fort, da die Maschine schon infolge grösserer Trägheit schwerer die Tendenz der Stabilität verlieren wird. Dass die Art dieser Gleitflüge nur auf weichem Boden ausführbar wäre, sei allerdings der Nachteil, immerhin aber sei die Gefahr, sich beim Landen zu verletzen, weit geringer, als man annähme. Die Brüder haben Landungen nach beiden Methoden versucht und sich bei keiner verletzt. Das seitliche Gleichgewicht und die Steuerung, die bei Lilienthal und Chanute durch die Bewegung des Luftschiffers hervorgerufen wurde, sollte schon bei dem ersten Wrightschen Apparat durch eine Krümmung der Haupttragefläche bewirkt werden, auf deren nähere Beschreibung wir weiter unten zurückkommen wollen.
Ein hervorragend geeignetes Flugfeld wurde in Kitty Hawk in Nordkarolina gefunden, einem kleinen Orte auf der Landzunge, die Albe-Marle-Sund vom Atlantischen Ozean scheidet. Zunächst liessen die Brüder Wright den Gleitflieger wie einen Drachen bei einer Luftströmungsgeschwindigkeit von 40-50 km in der Stunde steigen, wobei die Flächen sich unter einem Winkel von etwa 3 Grad einstellten. Sobald aber der Flieger mit einer Person belastet wurde und bei einem Wind von 40 km aufstieg, stellten sie sich auf 20 Grad. Es ergab sich nun aber bald, dass an schönen Tagen Winde von 50 km in der Stunde, die eine bedeutend grössere Hubkraft zeigten, seltener waren, und dass es deshalb unmöglich war, Tag für Tag und Stunde für Stunde zu üben. Durch die Versuche erkannte man auch schon, dass die seitliche Stabilität weit besser gehalten werden konnte, wenn man die Trageflächen durch Hebel drehte, als wenn der Luftschiffer durch Körperbewegungen Gleichgewichtsstörungen entgegen wirken wollte. Bei den Versuchen an einer Schnur wurden die Steuerhebel von unten aus durch Leinen bewegt.
Die Zeit, in der praktische Uebungen mit dem bemannten Flieger nicht angestellt werden konnten, wurde dazu benutzt, Messungen von Hub und Zug bei verschiedenen Belastungen und mit verschiedenen Krümmungsgrössen der Flächen zu unternehmen. Hierbei stellte es sich heraus, dass das Krümmungsverhältnis von 1:22—Krümmung zur Tiefe der Tragfläche—das sie bei ihrer ersten Konstruktion angewandt hatten, einen nicht so guten Hub ergab, als das Verhältnis 1:12.
Die Gleitflugversuche wurden 6 km südlich von Kitty Hawk von dem Kill-Devil-Sandhügel unternommen, der bei einer Neigung von 9,5 Grad eine Höhe von 35 m hat. Die Brüder wagten jedoch erst dann vom Boden in die Luft zu springen, wenn der Wind etwa eine Stundengeschwindigkeit von über 20 km besass. Zunächst rannte der Experimentator von einer Stelle etwas unterhalb des Gipfels gegen den Wind vorwärts, schwang sich in die Luft und turnte dann schnell in die liegende Stellung. Da dies immer die Stabilität sehr störte, wurden die Gleitflüge bald mit Hilfe zweier an den Seiten der Flächen stehenden Leute eingeleitet, welche die Maschine führten und mit ihr eine Strecke vorwärts liefen. Die Landung erfolgte wider Erwarten ausserordentlich leicht. Wenn auch die Geschwindigkeit des Fluges 35 km in der Stunde betrug, so nahm doch weder der Flieger noch der Fahrer irgendwelchen Schaden. Die Maschine gehorchte ausserordentlich leicht auch den leisesten Bewegungen der vorn angebrachten Steuerflächen.
Nachdem die Gleitflugversuche des Jahres 1900 beendet waren, fassten die Wrights die gewonnenen Resultate zusammen und stellten folgende Sätze auf:
1. Praxis ist der Schlüssel des Fluggeheimnisses.
2. Der Luftschiffer soll sich in horizontaler Lage befinden.
3. Eine schmale Tragfläche, die eine umgekehrte Neigung hat als die Haupttrageflächen, 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 Trageflächen gewährleistet, als durch Körperbewegungen.
Im Jahre 1901 vergrösserten die Wrights ihre Maschine auf 35 Quadratmeter und gaben den Trageflächen eine Wölbung von 1:12. Somit waren sie, was Grösse der Trageflächen und ihre Wölbung anbelangt, auf dieselben Grössen gekommen, wie sie von Lilienthal anfänglich konstruiert waren. Dieser hatte zwar eine geringere Wölbung 1:15 bzw. 1:18 zuletzt angewendet, aber er hatte festgestellt, dass die grösste Hubkraft bei einer Krümmungsflache von 1:12 vorhanden war, jedoch gleichzeitig auch erfahren, dass das Gleichgewicht hierbei schwerer zu halten war. Am 27. Juli begannen im Beisein Chanutes die neuen Versuche, die bald zu einer Verringerung der Krümmung führten. Nach kurzer Zeit schon gelang es ihnen wieder die alte Praxis zu erwerben und 100 Meter weit zu gleiten; nach mehreren Tagen bereits konnten sie schon in einem kräftigeren Winde von 25 bis zu 45 km Geschwindigkeit durch die Luft segeln. Die Erfolge bewirkten, dass die Wrights, die ursprünglich das Fliegen nur als Sport betrachteten, nunmehr wissenschaftlich die einschlägigen Fragen zu lösen versuchten. Sie bauten sich mehrere Modellmaschinen für Winddruckmessungen und machten eine grosse Reihe von Versuchen mit den verschiedensten Oberflächen, die unter einem Winkel von 0-45° in Intervallen von 2-1/2 Grad eingestellt waren.
So theoretisch wohl vorbereitet nahmen sie im August 1902 auf dem alten Felde bei Kitty Hawk ihre Versuche wieder auf. Im Jahre 1900 hatte die Breite ihres Fliegers 5,64 Meter betragen, die Tiefe 1,52 Meter, die gesamte Oberfläche mit Steuer 15,6 Quadratmeter und das Gewicht 21,8 Kilogramm. 1901 wurden die Grössenverhältnisse auf folgende Zahlen gebracht: Breite 6,7 Meter, Tiefe 2,13 Meter, Oberfläche 21,0 Quadratmeter, Gewicht 45,5 Kilogramm; 1902 auf 9,75 Meter, 1,52 Meter, 28,4 Quadratmeter und 53,0 Kilogramm.
Der Abstand der in Etagen angeordneten Haupttrageflächen betrug etwa 1,40 Meter. Das vertikale Horizontalsteuer wurde verdoppelt und mit seiner 1,3 Quadratmeter grossen Fläche wie ein zweiteiliger Schwanz an der hinteren Seite angebracht. Das Gestell, bestand aus Fichtenholz, das mit Stahldrähten in Brückenkonstruktion zusammengehalten wurde. Das Verspannen der Drähte war auf geniale Weise durchgeführt in der Weise, dass man beliebig später die Drähte anziehen oder lösen konnte. Als Material war Klaviersaitendraht benutzt worden. Die Bespannung der Flächen war mit Ballonstoff erfolgt, der eine geringe oder fast gar keine Durchlässigkeit für die Luft besitzt. Die erste Konstruktion aus durchlässigem Stoff hatte sich als ungeeignet erwiesen.
Wieder wurden die Versuche zunächst an einer Fesselleine ohne Bemannung begonnen, und erst, als die Stabilität der neuen Maschinen unzweifelhaft feststand, begannen die Brüder mit den Gleitversuohen. Beide erlangten alsbald eine ausserordentliche grosse Uebung und lernten vor allen Dingen den Einfluss des mit wechselnder Richtung und Kraft blasenden Windes kennen. Natürlich blieben den beiden auch Unfälle nicht erspart, und gelegentlich erlitt auch ihre Maschine einige Havarien. Doch im allgemeinen sind diese Zwischenfälle nur gering zu nennen gegen die grosse Anzahl der Flüge. Insbesondere ist es bemerkenswert, dass die Landungen normalerweise immer sehr sanft vor sich gingen. Der Flugmaschine hat man bekanntlich gerade vorgeworfen, dass die Landungen meist mit sehr heftigem Stosse von statten gehen müssten, weil die Hilfe des Gasauftriebes fehle. Der Vergleich, den man hierbei mit der Landung eines Freiballons gezogen hat, hat sich als genau so unzutreffend erwiesen, wie bei den Landungen mit schweren Motorballons, deren Niedergehen auf die Erde man sich ohne heftigen Stoss gar nicht vorstellen konnte. Vorzüglich bewährte sich gerade bei den Landungen das vordere Höhensteuer, das, im letzten Moment etwas gehoben, die Landung besonders sanft gestaltete.
Die Gleitversuche gelangen schliesslich in diesem Jahre auch bei Windgeschwindigkeiten bis zu 16,7 Metern in der Sekunde. Die Flugdauer betrug im allgemeinen bis zu 15 Sekunden, doch wurde sie schliesslich schon bis zu 26 Sekunden gesteigert. Im ganzen wurden im Jahre 1902 etwa 1000 Flüge unternommen, deren längster bei einer Flugdauer von 26 Sekunden eine Strecke von 622,5 Metern betrug.
Nunmehr fassten die Brüder den Plan, einen Motor in ihre Maschine einzubauen; sie nahmen deswegen zunächst eingehende Messungen vor über die Hubkraft ihres Apparates und stellten fest, welche Motorkraft zum Heben ihrer Maschinen bei den verschiedenen Windgeschwindigkeiten erforderlich war. Das Gewicht der Maschine von 1902 betrug 53,0 Kilogramm, dazu kamen die Gewichte der beiden Piloten: Wilbur Wright 61,4 Kilogramm und Orville Wright 65,2 Kilogramm, so dass also im ganzen entweder 114,4 Kilogramm oder 118,2 Kilogramm zu heben waren. Es stellte sich heraus, dass bei 25 km Windgeschwindigkeit die Hubkraft etwa 1-1/2 PS betrug, bei 40 km Geschwindigkeit 2 PS. Die Landung ging meist in einem Winkel vor sich, der zwischen 6 Grad 10 Min. und 7 Grad 20 Min. schwankte. Durch diesen geringen Winkel wurde die Landung ebenfalls sehr erleichtert. Anfangs des Jahres 1903 wurden diese Versuche noch weiter fortgesetzt, und gelegentlich, bei starkem Winde vermochte Wilbur Wright 72 Sekunden in der Luft zu bleiben, wobei er durch den Wind zeitweise über derselben Stelle am Boden in der Luft gehalten oder zurückgetrieben wurde. Die zurückgelegte Strecke betrug bei diesem Rekordflug nicht mehr als 30 Meter. Der geplante Motorflieger war für ein Gewicht von 300 kg berechnet und sollte 8 PS besitzen. Die Schrauben waren sehr einfach konstruiert und den in der Schiffahrt angewandten nachgeahmt. Bei den Motorproben veränderten sie jedoch die Form ihrer Schrauben und gelangten zu der Form, die noch heute ihre Maschine besitzt. Der Nutzeffekt betrug ursprünglich 66 Proz., demnach ein Drittel mehr als bei den Schrauben, welche die Flugtechniker Maxim und Langley angewandt hatten; heute soll er über 70 Proz. betragen. Ende 1903 begannen sodann die Flugversuche mit dem Motorflieger.
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