** NASA AD-1 **

Als NASA-AD-1 wurde sowohl ein Flugzeug als auch ein damit verbundenes Flugtestprogramm bezeichnet, welches zwischen 1979 und 1982 auf dem NASA Dryden Flight Research Center in Edwards, Kalifornien durchgeführt wurde. Es demonstrierte erfolgreich, dass ein einzelner durchgehender Flugzeugflügel während des Fluges von Null bis 60 Grad schräg zur Flugrichtung gedreht werden kann.


Oblique-Wing-Flugzeug AD-1 (1980)
Typ: Experimentalflugzeug
Entwurfsland: Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten
Hersteller: Ames Industrial Corporation
Erstflug: 21. Dezember 1979
Stückzahl: 1

Der einzigartige schräge Flügel (auch Oblique Wing genannt) wurde an dem kleinen, turbinengetriebenen Unterschall-Experimentalflugzeug AD-1 (Ames-Dryden-1) getestet.

Es flog während des Forschungsprogramms 79 mal, um die grundlegenden Eigenschaften des Schräg-Flügel-Konzeptes zu bestimmen und Informationen über die Flugeigenschaften und die Aerodynamik bei verschiedenen Geschwindigkeiten und Stellwinkeln des Flügels zu sammeln.

Hintergrund des Projekts

Das Schräg-Flügel-Konzept stammt ursprünglich von Robert T. Jones, einem Luftfahrt-Ingenieur des NASA Ames Research Center, in Moffett Field, Kalifornien. Schon 1943 hatte der deutsche Konstrukteur Richard Vogt von Blohm & Voss sich mit einem solchen Konzept beschäftigt (Projekt P.202, siehe auch BV 141), jedoch erst Jones konnte diese Idee in die Realität umsetzen und testen.

Analytische und Windkanal-Studien, die durch Jones in Ames durchgeführt wurden, wiesen darauf hin, dass ein solches Flugzeug bei einer Geschwindigkeit von bis zu Mach 1,4 wesentlich bessere aerodynamische Eigenschaften als Flugzeuge mit konventionellen (ungepfeilten) Flügeln haben könnten.


3-Seiten-Ansicht der AD-1

Bei hohen Geschwindigkeiten, sowohl im Unterschall- als auch im Überschallbereich, wurden die Flügel bis zu 60 Grad gegenüber dem Rumpf des Flugzeugs gedreht, um bessere Leistungen zu erreichen.

Die Studien zeigten, dass dies den Luftwiderstand verringern würde und so eine höhere Geschwindigkeit und eine größere Reichweite bei gleichem Treibstoffverbrauch ermöglichen würde.

Bei niedrigeren Geschwindigkeiten (während der Starts und Landungen) stand der Flügel wie ein herkömmlicher Flügel senkrecht zum Rumpf und bot so ein Höchstmaß an Auftrieb und Flugkontrolle. Wenn das Flugzeug auf höhere Geschwindigkeiten beschleunigte wurde der Flügel als ganzes (im Gegensatz zu den Schwenkflügelflugzeugen) gedreht, wodurch der Luftwiderstand und so auch der Verbrauch zurückgingen. Der Mechanismus war dabei so ausgelegt, dass der Flügel nur in eine Richtung, mit dem rechten Flügelende voran, gedreht werden konnte.
Flugzeug

Das AD-1 Flugzeug wurde im Februar 1979 an Dryden geliefert. Die Ames Industrial Corporation aus Bohemia, New York, baute es im Rahmen eines 240000 US-Dollar Festpreisvertrages.

Die NASA spezifizierte das Gesamtdesign mit einer geometrischen Konfiguration die von Boeing Commercial Airplanes Seattle, Washington untersucht worden war.

Die Rutan Aircraft Factory in Mojave, Kalifornien, lieferte das detaillierte Design und die Belastungsanalyse für das Niedriggeschwindigkeits- und Niedrigkosten-Flugzeug (es wurde intern als Model 35 bezeichnet). Die geringe Geschwindigkeit und geringen Kosten begrenzten natürlich die Komplexität des Fahrzeuges und den Testrahmen auf die technischen Machbarkeit.

Der Erstflug erfolgte am 21. Dezember 1979 mit dem NASA-Forschungspilot Thomas C. McMurtry am Steuer. Dieser steuerte das Flugzeug auch bei dessen letztem Flug am 7. August 1982.

Ein weiterer bekannter Testpilot, der an dem Projekt beteiligt war, war Pete Knight.

Angetrieben von zwei kleinen Turbojet Triebwerken TRS18-046, die aus Sicherheitsgründen auf je 1 kN statischen Schub auf Meereshöhe begrenzt wurden, erreichte das Flugzeug eine Geschwindigkeit von nur 280 km/h.

Die AD-1 war 11,8 m lang und hatte eine Spannweite von 9,8 m bei senkrecht gestelltem Flügel. Sie bestand aus Glasfaser verstärktem Kunststoff (GFK), wobei die Oberfläche durch Hartschaum von der Struktur getrennt wurde. Sie hatte ein Gesamtgewicht von 2145 Pfund und ein Leergewicht von 1450 Pfund. Ein festes Dreibeinfahrwerk, welches nahe am Rumpf montiert war, um den Luftwiderstand zu verringern, gab dem Flugzeug am Boden mit einer Höhe von 2,06 m ein sehr ungewöhnliches Aussehen.

Der Flügel wurde durch ein elektrisch angetriebenes Getriebe gedreht, dass sich im Rumpf vor den Triebwerken befand.

Flugforschung


Testpilot Richard E. Gray vor der AD-1

Das Forschungsprogramm zur Validierung des Schräg-Flügel-Konzeptes war typisch für alle NASA-Projekte mit hohem Risiko. Mit Hilfe jedes einzelnen Testelements wurde der Betriebsbereich erweitert. Das grundlegende Ziel des AD-1-Projekts war es, die Merkmale einer Schräg-Flügel-Konfiguration bei niedrigen Geschwindigkeiten zu untersuchen.

Die AD-1 hatte ihren Erstflug Ende 1979. Die Flügeldrehung wurde in den nächsten 18 Monate stückweise vergrößert, bis Mitte 1981 der volle 60-Grad-Winkel erreicht wurde, wobei sich jedoch durch die ungleichförmige Auftriebsverteilung am Flügel Probleme bei der Flugsteuerung herausstellten.

Anschließend wurde das Flugzeug bis zu seinem letzten Flug im August 1982 weiter getestet, um Daten für verschiedene Geschwindigkeiten und Flügelwinkel zu gewinnen.

Der letzte Flug der AD-1 fand nicht in Dryden statt, sondern bei der jährlichen Airshow der Experimental Aircraft Association (EAA) in Oshkosh, Wisconsin, wo es acht Mal geflogen wurde, um seine einzigartige Konfiguration vorzuführen.

Nach Abschluss des Testprogrammes wurde die AD-1 ausgemustert und ist nun im Hiller Aviation Museum in San Carlos, Kalifornien zu sehen.[1]

Nach Ende des Flugtestprogrammes untersuchte Jones noch Schräg-Flügel-Konzepte für Langstreckentransportflugzeuge, wobei sich jedoch auch hier Steuerungsprobleme bei Winkeln oberhalb von 45 Grad zeigten. Die Fiberglas-Struktur der Flügel begrenzte deren Steifigkeit, was ansonsten nur durch ein besseres (und damit teureres) Steuerungssystem ausgeglichen werden könnte.

Auch wenn die AD-1 den Abschluss der geplanten technischen Zielsetzungen erlaubte, gab es immer noch die Notwendigkeit für eine weitergehende Forschung im hohen Unterschall, sowie Überschallbereich mit Schräg-Flügel-Flugzeugen. So gibt es aktuell (bis März 2008)

eine 25 Monate dauernde Studie von Northrop Grumman zu diesem Konzept, die umfangreiche Windkanaltests bis Mach 1,3 und anschließend den Bau eines Demonstrators mit 17 m Spannweite vorsieht.

Quelle