64 av ia tio n - Lufthansa Magazin

aviation
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Fast so schön wie
Fliegen: das Modell
des alten Gleiters beim
Test im Windkanal
Almost as good as flying:
A model of the ancient
glider is put through its
paces in a wind tunnel
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TEXT
FOTOS
Sascha Borrée
Jan Vet ter
Vor 125 Jahren erschuf
der deutsche Ingenieur Otto
Lilienthal das Ur-Flugzeug.
Um die Anfänge der Luftfahrt
zu erforschen, wurde sein
„Normalsegelapparat“ nun
detailgenau nachgebaut
History revisited 125 years
after German engineer Otto
Lilienthal built his “normal
gliding apparatus,” an exact
replica has been developed to
explore the dawn of flight
Wie beim
ersten Mal
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Turn up the wind full blast and the glider will disintegrate. So the testers take it slowly, blowing only a puff of air at
the fragile contraption. The displays in the wind tunnel’s control
center read three meters per second – just over 10 kilometers
an hour. “We eventually want to turn it up to 36 km/h,” says mechanical engineer and aviation technology specialist Henning
Rosemann, 60, of the German Aerospace Center (DLR).
Europe’s largest wind tunnel, here in Marknesse in the Netherlands, is a 320-meter-long, steel-lined tube crammed with
high-tech equipment. But today, the tunnel is being used as a
kind of time machine. Inside, attached to a robotic arm, is an ancient-looking flying machine that resembles a huge bat. Its wings
are a tracery of wooden ribs covered with a light-colored cloth
and stabilized by a graceful tailplane. This is the “normal gliding
apparatus” developed by Otto Lilienthal in 1893 – or rather, a
painstaking reconstruction of the pioneering aviator’s glider.
“What we usually test here are trucks that require aerodynamic optimization and jet planes that don’t even exist yet,” says
project engineer Sascha Heinrich, 48. Often enough, he turns
the wind up to double hurricane force when he’s studying modern profiles and surfaces. “But it’s a very different story with
this old glider, it puts everything else in the shade.” The gleam in
his eyes betrays his excitement at fulfilling a childhood dream.
“At 12, while other kids were reading Wild West stories by Karl
May, I was devouring everything that Lilienthal wrote.”
Lilienthal was not a storyteller; he was the man who made
the age-old dream of flight come true. Born in Anklam, a North
Otto Lilienthal
EN
W
enn sie sofort richtig Wind machen,
zerlegt es den Gleiter. Also gehen
sie es behutsam an, pusten erst mal
nur ein Lüftchen auf die filigrane
Konstruktion. Drei Meter pro Sekunde zeigen die Displays im
Kontrollzentrum des Windkanals an, knapp über zehn Kilometer
pro Stunde. „Später wollen wir auf 36 km/h hochdrehen“, sagt
Henning Rosemann, 60, vom Deutschen Zentrum für Luft- und
Raumfahrt (DLR), Maschinenbauingenieur mit Schwerpunkt Luftfahrttechnik. Europas größter Windkanal steht im niederländischen Marknesse. Eine 320 Meter lange Röhre, viel Hightech,
die Wände mit Stahl verkleidet. Doch heute wird die Anlage
zu einer Art Zeitmaschine: Mitten im Windtunnel, montiert an einen Roboterarm, hängt dieses antiquierte Fluggerät, das aussieht wie eine riesige Fledermaus. Die Schwingen bestehen aus
verzweigten Holzgerippen, bespannt mit hellem Tuch, stabilisiert
durch ein graziles Leitwerk. Was dort auf den Wind wartet, ist
nichts Geringeres als der „Normalsegelapparat“, 1893 entwickelt
vom Flugpionier Otto Lilienthal. Genauer gesagt: eine penible
Rekonstruktion des sagenhaften Ur-Flugzeugs.
„Meistens testen wir Lastwagen, die aerodynamisch optimiert werden sollen, oder Modelle von Jets, die es noch gar
nicht gibt“, sagt Projektingenieur Sascha Heinrich, 48. Oft genug
dreht er den Wind auf doppelte Orkanstärke hoch, um moderne
Profile und Flächen zu erforschen. „Aber bei diesem alten Gleiter
geht es um etwas anderes, er stellt alles in den Schatten.“ Heinrichs Augen leuchten, als erfülle er sich einen Wunsch aus Kindertagen. „Während andere Karl May lasen, habe ich mich durch
die Schriften von Otto Lilienthal gefressen, da war ich gerade
zwölf.“ Dieser Lilienthal war eben kein Geschichtenerfinder. Er
war der Mann, der einen der ältesten Menschheitsträume wahr
machte. 1848 wurde er in Anklam bei Greifswald geboren, schon
mit 19 Jahren experimentierte er mit seltsamen „Apparaten“,
die abheben sollten. 1891 gelingt ihm der Durchbruch: Lilienthal
schafft den ersten Flug – 15 Meter weit gleitet er durch die Luft.
„Das war vor genau 125 Jahren“, sagt Rosemann, blickt auf
die Displays im Kontrollzentrum. Mit vier Metern pro Sekunde
pustet der Wind dem Gleiter jetzt entgegen. Das Leitwerk beginnt
zu flattern. „Bis heute ist dieses Fluggerät nicht richtig erforscht
worden, dabei ist es ein Meilenstein der Luftfahrtgeschichte.“
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Genie und Pionier: Otto
Lilienthal studierte die
Schwingen von Möwen und
Störchen, um seine frühen
Gleiter zu konstruieren
A pioneering genius: Otto
Lilienthal took inspiration
from the wings of gulls and
storks when designing his
early gliders
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Größenvergleich: eine
A380 und ihr Urahn,
mit dem alles begann
Colossal achievements: An A380 and
its famous ancestor
with which it all began
German town, in 1848, he is said to have begun experimenting at the age of 19 with strange “apparatuses” that could
lift off the ground. In 1891, Lilienthal completed the world’s first
flight by gliding 15 meters through the air.
“That was exactly 125 years ago,” says Rosemann, glancing at the displays. The wind is now blowing slightly harder at
four meters per second, and the tailplane begins to flutter.
“Lilienthal’s glider has never been studied properly, despite being a milestone in aviation history.” Just how stable is it? How
well did it fly? What was it like to steer? And most importantly:
Why, after countless flights, did Lilienthal crash?
In a bid to find the answers, Rosemann and the DLR team
commissioned a replica of Lilienthal’s most famous glider: the
world’s first series-produced flying machine, nine of which
Lilienthal was able to sell. Some of these are still around today,
but they hang in museums unwilling to loan them for risky experiments. “So we had to have an exact reproduction,” Rosemann
explains. The DLR found just the people for the job at the Otto
Lilienthal Museum in Anklam, where several reconstructions
of the aviation pioneer’s flying apparatuses had been made, “but
never with the aim of reproducing the orginal flight characteristics,” says the museum’s director, Bernd Lukasch, 62. The construction team hired a specialist for historical textiles to recreate
the English shirt material that Lilienthal used for the wings, but
when it came to the wooden frame, they compromised, choosing
tropical abachi wood instead of the original willow. “Abaci is easier to work with, but has the same properties,” explains Lukasch.
The glider’s ribcage took shape over the winter of 2015/16
and then the fabric was stretched across it. After two months,
the featherlight (20-kilogram) glider was completed. What then?
Weren’t the researchers tempted to climb on board and take a
EN
Fotos: Stefan Sauer/dpa Picture-Alliance; Leemage/Fotofinder.com; Herrmann Jansen/DLR
»Bis heute ist dieses
einmalige Fluggerät nicht
richtig erforscht worden«
Henning Rosemann, Luftfahrtingenieur
Wie stabil war Lilienthals Flugapparat? Wie gut flog er? Wie ließ
er sich lenken? Vor allem: Warum stürzte Lilienthal nach zahl­
losen erfolgreichen Flügen 1896 plötzlich ab und starb?
Um Antworten zu finden, haben Rosemann und das DLRTeam den bekanntesten Gleiter Lilienthals eigens nachbauen lassen: das erste in Serie hergestellte Fluggerät der Welt, von dem
Lilienthal neun Exemplare verkaufen konnte. Einige der alten Apparate sind noch erhalten, doch hängen sie in Museen und werden für riskante Experimente nicht verliehen. „Also mussten wir
rekonstruieren“, sagt Rosemann, „und zwar originalgetreu.“
Experten dafür fand das DLR am Otto-Lilienthal-Museum in Anklam. Dort wurden schon mehrere Fluggeräte des Luftfahrtpioniers nachgebaut, „aber noch keines, das nicht nur so aussehen, sondern auch die gleichen Flugeigenschaften haben sollte
wie das Original“, sagt der dortige Museumsleiter Bernd Lukasch, 62. Den englischen Hemdenstoff, mit dem Lilienthal damals die Tragflächen bespannte, ließen die Konstrukteure in einer Weberei herstellen, die auf historische Textilien spezialisiert
ist. Beim Holz für das Gerüst wählten sie einen Kompromiss.
Statt wie einst Weidenruten nahmen sie tropisches Abachi-Holz:
„Das lässt sich leichter verarbeiten, hat aber ansonsten die gleichen Eigenschaften“, erklärt Lukasch.
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Otto Lilienthal
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In Anklam entsteht im Winter 2015/16 das Skelett des Gleiters,
danach werden die Spanten mit dem Stoff bezogen. Nach zwei
Monaten Handarbeit ist das 20 Kilogramm leichte Fluggerät fertig. Und? Waren sie nicht versucht, sich sofort in den Apparat zu
hängen, Anlauf zu nehmen und vom nächsten Hügel zu fliegen?
„Auf keinen Fall!“, sagt Rosemann, „Lilienthal ist ja mit diesem
Gerät verunglückt!“ Nein, sie wollen den Gleiter rein wissenschaftlich untersuchen. Dafür bringen sie das fragile Vehikel
in den Windkanal, befestigen es am Roboterarm und hängen eine lebensgroße Puppe in das für den Piloten vorgesehene Gestell. Das Lilienthal-Double trägt sogar stilechte Kleidung, Weste,
Knickerbocker, karierte Kniestrümpfe. Der Kanal wird geräumt,
der Wind angeschaltet. Alle starren auf die Displays. Es sind magische Minuten. Pioniertat live, Zeitmaschinen-Feeling.
Lilienthal soll bei Gegenwind von bis zu 36 km/h geflogen
sein. „Das müsste unser Gleiter auch aushalten“, sagt Rosemann. Doch niemand weiß das genau. Beim Deutschen Hängegleiterverband haben sie einen Lilienthal-Nachbau schon mal
auf einen Messwagen gestellt, waren losgefahren, um Gegenwind zu erzeugen. Prompt brach eine Flügelstrebe.
Also beschleunigen die Männer im Kontrollzentrum die Windmaschine ganz vorsichtig, auf fünf, dann auf sechs Meter pro
Sekunde. Die Displays zeigen Kurvendiagramme, ein Monitor
überträgt das Bild aus dem Kanal. Rosemann schweigt. Erst als
sie den Wind nach der ersten Testreihe abschalten, wird er euphorisch. „Fantastisch! Das ist fantastisch!“ Das Team hastet
nach unten, um den Apparat zu überprüfen. Hat sich eine Verbindung gelockert? Nein, alles bestens. Also: mehr Wind! Mehr
Belastung. Der Roboterarm stellt die 6,70 Meter breiten Schwingen steiler zum Wind, senkt den Flugapparat ab, dreht ihn,
running jump off the nearest hill? “Certainly not!” says
Rosemann. “This is the glider with which Lilienthal crashed!”
So the researchers placed the fragile vehicle in the wind tunnel
for their purely scientific investigation, and a life-size dummy
in the pilot’s harness. Lilienthal’s “double” is even dressed like
him: vest, knickerbockers, and knee-length argyle socks. Everyone steps outside the tunnel and the wind is switched on. Rapt,
they gaze at the displays. These are magical minutes – a pioneering feat in a time machine.
Lilienthal reputedly flew in headwinds of up to 36 km/h.
“Our glider should be able to manage that,” says Rosemann. But
no one knows for certain. The German Hang Gliding Association
once put a Lilienthal reconstruction on a dynamometer to generate headwind, and a wing spar promptly snapped.
So the men in the control center are very careful to increase
the wind to five, then six meters per second very gradually.
Curve charts appear as a monitor transmits the image from inside the tunnel. Rosemann is silent. He only reacts once the wind
has been switched off at the end of the first test series, and
then he’s euphoric. “Fantastic! That’s fantastic!” The team
EN
»Lilienthal’s glider has never
been studied properly«
Henning Rosemann, aircraft engineer
Holz für die Streben, Hemdenstoff für die Flügel: Für den Test
wurde das Ur-Flugzeug eins zu
eins nachgebaut
Wood for the stays, shirt material
for the wings: The original flying
apparatus was rebuilt one to one
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Otto Lilienthal
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simuliert verschiedene Flugbewegungen. Nun beschleunigen sie
den Wind abermals. Acht, neun Meter pro Sekunde. Das Leitwerk flattert, wirbelt wild hin und her. Aber Rosemann bleibt
ruhig: „Sieht gut aus.“ Kurz darauf: Wind mit zehn Meter pro Sekunde, 36 km/h, die maximale Belastung, die auch Lilienthal
meistern musste. Der Gleiter hält, die Experten sind zufrieden.
„Der Apparat war aerodynamisch absolut sauber konstruiert, er
ist eigenstabil.“ Eigenstabile Flugzeuge finden nach Windstößen
oder Steuerfehlern automatisch ihr Gleichgewicht zurück – eine
wichtige Voraussetzung für sicheres Fliegen. Ein Konstruktionsfehler also fällt als Ursache für Lilienthals tödlichen Unfall aus.
Zurück in seinem Institut, wertet Rosemann weitere Messungen aus. Und kann bald auch die Grenzen des Gleiters aufzeigen: „Wenn die Nase zu hoch kommt, wird er unbeherrschbar.“
Genau das scheint damals zum Absturz geführt zu haben, verursacht durch einen Aufwind. Rosemann: „Bei den Bedingungen
am Tag des Absturzes hätte Lilienthal nicht starten dürfen.“
Ansonsten aber ist er überzeugt: Bei Gegenwind oder Stille lässt
sich der Apparat absolut sicher fliegen. So kommen Rosemann
und seine Kollegen doch noch ins Träumen. „Einen echten Flug
mit dem Gleiter hatten wir nie geplant, aber mit diesen Resultaten
wäre er vertretbar.“ Nun wird darüber sogar heiß diskutiert. Abheben wie Lilienthal, die alte Fledermaus zum Fliegen bringen …
Wer den historischen Apparat steuern soll, ist noch nicht
entschieden. Über einen Mangel an Kandidaten aber können
sich die Lilienthal-Erwecker nicht beklagen. Rosemann: „Wir
haben Anfragen von Testpiloten aus aller Welt.“
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Gegenwind mit 36 km/h: Noch ist
der Pilot eine Puppe, doch ein
Testflug mit echter Besatzung ist
in Aussicht
In a 36-kilometer/hour headwind:
A dummy was used in the wind
tunnel, but a test flight with an
actual pilot is being planned
rushes down to inspect the glider. Has anything worked
loose? No, everything is fine. So: more wind, more load. The
robotic arm turns the 6.7-meter wings more steeply into the wind,
lowers and turns the glider, simulating different flight movements.
They turn up the wind again. Eight, nine meters per second.
The tailplane flutters, then flaps wildly to and fro. But Rosemann
just says calmly, “It’s looking good.” Soon, the wind reaches 10
meters per second (36 km/h), the maximum load Lilienthal had
to cope with. The glider passes the test and the experts are
pleased. “The apparatus was absolutely perfectly designed, it is
intrinsically stable.“ Intrinsically stable aircraft automatically
regain their balance after gusts of wind or steering errors, which
is an important requirement for safe flying. This means that a
design error was not the cause of Lilienthal’s fatal accident. Back
at his institute, Rosemann analyzes other data and soon identifies the glider’s limitations: “When the nose angle is too steep,
the glider becomes uncontrollable.” It looks likely that this, triggered by an upwind, caused the crash. “Given the weather
conditions on that day, Lilienthal should never have taken off,”
Rosemann says. He is sure that the glider is otherwise safe to fly,
and that sets him and his colleagues dreaming. “We had never
planned an actual flight, but these results make it feasible.”
No one has yet been selected to actually fly the ancient glider, but there is no dearth of candidates, as Rosemann says: “Test
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3 G A BRIE L VA LE N TIN GHEORGHE , Ingenieur/engineer
Vor drei Jahren saß ich zum ersten Mal in einem Flugzeug,
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3
Fotos:Mirjam Kluka
1 R E BECCA LIT VA N , Tier freundin /animal lover
Beim Flug auf die Seychellen habe ich mich die ganze Zeit auf
die Schildkröten gefreut, von denen Mama mir erzählt hat.
On the plane to the Seychelles, I looked for ward the
whole time to the turtles my mother had told me about.
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