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.

 

Illustration: Wright-Gleitflieger 1901

Wright-Gleitflieger 1901: Der Lenker schmiegt sich nach dem durch

anlaufen gegen den Wind erfolgten Start aus der Hängenden Stellung in die

Wagerechte Lage

 

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.

 

Illustration: Wright Gleitflieger im Segelfluge 1902

Wright Gleitflieger im Segelfluge 1902

 

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.

 

Illustration: Wright-Gleitflieger: in den Sanddünen zu Kill Devil Hill am

atlantischen Ozean 1902

Wright-Gleitflieger: in den Sanddünen zu Kill Devil Hill am atlantischen

Ozean 1902

 

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.

 

Illustration: Wrights Gleitflieger 10. Oktober 1902

Wrights Gleitflieger 10. Oktober 1902: Der Start erfolgt mit Hilfe zweier

Personen, die mit dem Flieger gegen den Wind einen Sandhügel hinab

laufen. Der Lenker befindet sich hierbei in wagerechter Lage.

 

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.

 

Illustration: Wilbur Wright

Wilbur Wright: in wagerechter Lage in seinem Gleitflieger von unten

gesehen (1902)

 

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.

 

Illustration: Die Maschine mit der Startvorrichtung

Die Maschine mit der Startvorrichtung, von oben gesehen: Rechts der

Turm mit dem auf der Erde liegenden Fallgewicht, vom Turm aus führt die

Leine zur Startschiene

 

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.

 

Illustration: Vorbereitungen zum Start

Vorbereitungen zum Start: Mehrere Personen ziehen an Seilen das

Fallgewicht in die Höhe. Das aus eisernen Ringen bestehende Gewicht

befindet sich in dem Turm gerade in Mannshöhe. Deutlich ist die

Verbindung des Seiles, das vom Gewicht die Erde entlang zum Flieger

führt, zu sehen