Die Pfeilflügelentwicklung in Deutschland bis 1945

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1 Hans-Ulrich Meier (Hrsg, Die Pfeilflügelentwicklung in Deutschland bis 1945 Die Geschichte einer Entdeckung bis zu ihren ersten Anwendungen Beitragen von Burghard Ciesla, Hans Försching, Hans Galleithner, Werner Heinzerling, Bernd Krag, Helmut Schubert Bernard & Graefe Verlag

2 Inhalt Geleitwort 5 Vorwort 6 Danksagung 10 1 Historischer Rückblick zur Entwicklung der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik 11 Hans-Ulrich Meier 1.1 Grundlagenentwicklung in der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik bis Ludwig Prandtl Ludwig Prandtls Mitarbeiter in Göttingen Der 5. VOLTA-Kongress 1935 in Rom, ein Durchbruch in der Hochgeschwindigkeitsaerodynamik 16 Anhang A: Luftfahrtforschung Bd. 12, Nr. 6/1935, S Anhang B: Eingeladene Teilnehmer des 5. VOLTA-Kongresses Der experimentelle Nachweis der Busemannschen Pfeilflügeltheorie durch _.,,. Hubert Ludwieg in der AVA, Göttingen,. - : Der Hochgeschwindigkeitsflug und seine aeround gasdynamischen Herausforderungen 49 Hans-Ulrich Meier Vorbemerkungen Versuchsanlagen für die experimentelle Untersuchung von Hochgeschwindigkeitsflugzeugen 49 Anmerkungen zu den politischen Randbedingungen Niedergeschwindigkeitswindkanäle 57 - Der 5 m x 7 m-windkanal der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL), Berlin 58 Der 8-m-Windkanal A 3 der Luftfahrtforschungsanstalt (LFA), Braunschweig 60 - Die kleinen Unterschallwindkanäle der AVA (Kanal I und IV), der LFA (Kanal Al), DVL (2,5-m-Kanal) Hochgeschwindigkeitswindkanäle 61 Der 11 cm x 13 cm-hochgeschwindigkeitswindkanal der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA), Göttingen 61 - Der 21,5 cm-0-windkanal für hohen Unterschall der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA), Göttingen 63 - Der 25 cm x 25 cm-hochgeschwindigkeitswindkanal der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA), Göttingen 64 Der Hochgeschwindigkeitswindkanal der AVA mit Dampfstrahlantrieb, 0,765 m Der Hochgeschwindigkeitswindkanal (2,7 m 0) der Deutschen Versuchsanstalt für Luftfahrt (DVL) Berlin 66 Der Hochgeschwindigkeitswindkanal A 2 (2,8 m 0) der Luftfahrtforschungsanstalt (LFA) Braunschweig 70 - Die Hochgeschwindigkeitswindkanäle A 6 und A 7 der Luftfahrtforschungsanstalt (LFA) Braunschweig 72 - Hochgeschwindigkeitswindkanäle A 9a und A 9b der Luftfahrtforschungsanstalt (LFA) Braunschweig 75 Der Peenemünder 40 cm x 40 cm-überschallkanal Beispiele projektierter Versuchsanlagen, die nicht mehr zum Einsatz kamen 81 - Der große turbulenzarme Kanal der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA), Göttingen 81 Magnetische Schwebeführung für Flugmessbahnen 81 - Der Hochgeschwindigkeitswindkanal (3 m 0) der Luftfahrtforschungsanstalt München (LFM) 83

3 Der Hochgeschwindigkeitswindkanal (8 m 0) der Luftfahrtforschungsanstalt München (LFM) in Ötztal Windkanalkorrekturen bei dreidimensionalen Modellen 87 - Einfluss der Windkanalturbulenz auf die Messergebnisse in Niedergeschwindigkeitswindkanälen 87 - Windkanalwandkorrekturen bei kompressibler Strömung Kondensationseffekte in Hochgeschwindigkeitswindkanälen Schlussfolgerungen Fortschritte in der Entwurfsaerodynamik Organisation der Forschung und Stand des Wissens zum Kriegsbeginn Hochgeschwindigkeitsprofile 99 - Einfluss des Profildickenverhältnisses Berechnung von Hochgeschwindigkeitsprofilen nach K. H. Kawalki Einspruch (1984) gegen US-Patentschrift NASA über»superkritische Profile«, basierend auf den Berechnungsmethoden von K. H. Kawalki (1940) Weitere Beispiele von Profiluntersuchungen anlässlich der LGL-Tagung 1940 in Göttingen Vergleich von Hochgeschwindigkeitsmessungen von B. Göthert, DVL Berlin-Adlershof Entwicklung besonderer Profile zur Erreichung hoher kritischer Machscher Zahlen in der DVL 114 Verbesserung der Profileigenschaften im überkritischen Gebiet durch besondere Formgebung und Grenzschichtbeeinflussung Laminarprofile Grenzschichtbeeinflussung zur Verringerung des Profilwiderstandes Lande- und Starthilfen im vorderen und hinteren Bereich von Hochgeschwindigkeitsprofilen 121?' - Einfluss von Oberflächenrauhigkeiten auf den Profil widerstand Realisierung des Pfeilflügelkonzeptes 126 Konfigurationsstudien im Niedergeschwindigkeitsbereich 126 Berechnungsverfahren für die Ermittlung der Auftriebsverteilungen an Pfeilflügeln 128- Überprüfung der Konfigurationsstudien von Pfeilflügeln bei großen Reynoldsschen Zahlen 129 Untersuchungen zur Längsstabilität 131 Druckverteilungsmessungen am Pfeilflügel im Kanal VI der AVA 131 Der schiebende Pfeilflügel Flügel-Rumpf-Anordnungen Auftriebshilfen für den Pfeilflügel Der Einsatz von»krüger-klappen«bei Verkehrsflugzeugen nach Konfigurationsuntersuchungen an Pfeilflügeln bei hohen Unterschallgeschwindigkeiten Untersuchungen an einem Pfeilflügel in den Hochgeschwindigkeitswindkanälen der DVL (2,7 m 0) und der LFA (2,8 m 0) Flügel kleiner Streckung Der Grenzschichtzaun, eine Barriere gegen den Abreißvorgang Untersuchung von Rotationskörpern und Rümpfen Die transsonische Querschnittsflächenregel, ein übergeordnetes aerodynamisches Entwurfsprinzip (Werner Heinzerling) Einführung Das Konzept der Flächenregel Otto Frenzl entdeckt 1943 die transsonische Flächenregel Das deutsche Junkers-Patent für die transsonische Flächenregel von Otto Frenzl aus dem Jahr Die praktische Anwendung der Flächenregel in den 1940er Jahren Der Aerodynamiker Otto Frenzl 177 Die zweite Entdeckung der Flächenregel in den USA 180

4 - Die Flächenregel für Überschallgeschwindigkeit - Flächenregel und Pfeilflügel - Zusammenfassende Anmerkungen zur Flächenregel Untersuchungen an Luftschrauben mit pfeilförmig gekrümmten Blattachsen Entwicklung der deutschen Turbostrahltriebwerke zur Serienreife 198 Helmut Schubert 3.1 Luftschraube und Kolbenflugmotor erreichen ihre Leistungsgrenze Überlegungen und Erprobungen neuer Antriebskonzepte Raketentriebwerke als Flugzeugantrieb Flugantriebe mit intermittierender Verbrennung Evolution des Staustrahltriebwerks Das Motor-Luftstrahltriebwerk Die Technologie für das Turboflugtriebwerk wird gebündelt Die ersten TL-Triebwerke werden gebaut und erprobt Hans von Ohain bei der Firma E. Heinkel Das Team um Herbert Wagner entwickelt Turboflugtriebwerke bei Junkers in Magdeburg Hellmut Weinrich beginnt seine TL-Entwicklungen mit einer Schiffsgasturbine BMW und BRAMO nutzen ihre Turbolader-Erfahrungen für das BMW Anselm Franz bringt das Jumo 004 am schnellsten zur Serienreife Daimler-Benz entwickelt ein Zweistromtriebwerk Die Errichtung geeigneter Großprüfanlagen für Turbotriebwerke 3.6 Einbauuntersuchungen mit Turboflugtriebwerken 3.7 Erprobung der TL-Triebwerke bei der E-Stelle Rechlin 3.8 Stand der Technik zu Kriegsende Aeroelastische Probleme in kompressibler Unterschall- und transsonischer Strömung 233 Hans Försching 4.1 Einleitende Bemerkungen f Konstruktionsmerkmale und elastomechanisches Verhalten von Pfeilflügeln Pfeilflügel großer Streckung Gepfeilte Auftriebsflächen kleiner Streckung Einfluss der Flügelpfeilung auf das statische aeroelastische Verhalten Tragflügeltorsionsdivergenz Ruderwirksamkeit Stationäre Auftriebsverteilung am elastischen Pfeilflügel Analytische Untersuchungen Einfluss der Kompressibilität und der Flügelpfeilung auf das dynamische aeroelastische Verhalten Vorabbemerkungen Eigenschwingungsparameter und schwingungs-induzierte instationäre Luftkräfte Flatterstabilität in kompressibler Unterschallströmung Flattermodelluntersuchungen Flatterstabilität des Pfeilflügels in subsonischer und supersonischer Strömung Dynamisches aeroelastisches Verhalten in transsonischer Strömung Abschließende Bemerkungen Effekte hoher Machscher Zahlen bei Hochgeschwindigkeitsflugzeugen 261 Hans Galleithner 5.7 Einleitung, Problematik Aerodynamische Forschung Mac/ieffekte Pitot-statische Anlage Kritische Machschc Zahl Projekte 5.2 Propellerflugzeuge Deutschland Großbritannien Vereinigte Staaten von Amerika (USA)

5 5.5 Strahlflugzeuge Deutschland Großbritannien Vereinigte Staaten von Amerika (USA) 5.4 Raketenflugzeuge Technischer Anhang Anhang 1: Definitionen der kritischen Machschen Zahl Anhang 2: Bauvorschriften für Flugzeuge (BVF) Anhang 3: Fahrt- und Geschwindigkeitsmesssung Anhang 4: Profilbezeichnungen 6 Erfahrungen bei der Entwicklung und Erprobung der ersten Strahlflugzeuge mit Pfeilflügeln Bernd Krag 6.1 Einleitung 6.2 Strahlflugzeuge von Messerschmitt Messerschmitt Me Das Experimentalflugzeug Messerschmitt P Messerschmitt Me 163, erstes Einsatzraketenflugzeug Strahlbomber Junkers Ju Nurflügelflugzeug Horten Ho IX Forschungsflugzeug DFS Deltaflugzeuge von Alexander Lippisch Deltaflugzeug Lippisch P 13 und der Gleiter DM Deltaflugzeug Lippisch P 11 Delta VI Schnellaufklärer Arado Ar 234 mit Pfeilflügeln Besonderheiten bei Flugabwehrraketen: Pfeilflügel oder Flügel mit kleiner Streckung 367 Bernd Krag 7.1 Einleitung 367 Anhang 7.2 Die Flakraketen»Feuerlilie«F-25 und F-55 der LFA Braunschweig 7.3 Flakraketenentwicklungen der Industrie Rheinmetall-Borsig»Rheintochter«7.3.2 Henscftel Hs 117»Schmetterling«7.3.3 Flakrakete Messerschmitt»Enzian« Flakrakete»Wasserfall«der HVA Peenemünde Der Transfer der deutschen Hochgeschwindigkeitsaerodnamik nach 1945: USA, Sowjetunion und andere Staaten 411 Burghard Ciesla/Bernd Krag 8.7 Einleitung Grundlinien des Wissenschaftler- und Technologietransfers nach Die Hochgeschwindigkeitsaerodynamik in den USA Die amerikanische Luftfahrtforschung vor Aufklärungsmissionen, eine Waffenschau und das»projekt Paperclip« Der Ausbau der Forschungsstrukturen Amerikanische Fallbeispiele Die XP-47 von Boeing North American Aviation XP Die Hochgeschwindigkeitsaerodynamik in der UdSSR Die sowjetische Luftfahrtforschung vor Der sowjetische Technologietransfer (1945/46) Wirkungen des Technologietransfers Die deutsche Flugzeug- und Triebwerksentwicklung in der Sowjetunion 8.6 Einflüsse deutscher Luftfahrtforschung in anderen Ländern In den ersten Nachkriegsjahren Die Entwicklung in Großbritannien Die Entwicklung in Frankreich Technischer Anhang: Flugmechanische Probleme des Pfeilflügels Abkürzungsverzeichnis Namensregister Sachregister Die Autoren Kurzlebensläufe