Wie baut man ein Überschallflugzeug?

Am 26. Januar 2018 veröffentlicht von Erwin Völkening

Im letzten Teil meiner DIY-Reihe habe ich euch gezeigt, wie man aus alltäglichen Haushaltsmaterialien ganz einfach eine Ariane 5 Rakete bauen kann. Im heutigen Artikel bleiben wir in der guten alten Erdatmosphäre und basteln uns stattdessen ein schickes Überschallflugzeug!

Zunächst einmal stellt sich natürlich wieder die Frage, an welchem Design wir uns orientieren wollen. Da die meisten Überschalljets zu militärischen Zwecken eingesetzt werden, könnte es recht schwierig werden, an die überwiegend geheimen Baupläne heran zu kommen. Doch es gibt einen einfacheren Weg: Denn von 1976 bis 2003 hat eine zivile Maschine Passagiere mit doppelter Schallgeschwindigkeit (ca. 2.180 km/h) innerhalb von drei Stunden von London nach New York gebracht: die legendäre Concorde.

Den Plänen dieses Modells entnehmen wir, dass unser Überschalljet-Bauprojekt deutlich günstiger werden wird, als die Rakete: Mit einem Budget von gerade einmal 75 Millionen Euro sind wir dabei! Nun geht es also zuerst ans Einkaufen:

Einkaufsliste

  • 4x Rolls-Royce/SNECMA-Olympus-593-Mk-610-Turbojet-Triebwerke mit Nachbrenner
  • 3x Hydrauliksysteme
  • 1x Hauptfahrwerk von Messier-Hispano mit Zwillingsrädern
  • 2x Dunlop-Carbon-Scheibenbremsen mit SNECMA-SPAD-Antiblockiersystem-Einheiten
  • 119.500 Liter Kerosin (eine Tankfüllung)
  • 50 Tonnen einer Aluminiumlegierung
  • 3 Tonnen einer Nickellegierung
  • 3 Tonnen Edelstahl
  • 3 Tonnen Titan
  • diverse Elektronik

 

Diese Einkaufsliste ist bestimmt nicht ganz vollständig, aber alle fehlenden Teile sind in einem gut sortierten Haushalt sicherlich recht schnell zu finden und das dürfte somit keinerlei Probleme bereiten.

Zunächst geht es ans Zusammensetzen der Maschine. Ich empfehle euch, ein paar Freunde um Hilfe zu bitten, da es eine ziemliche Friemelei sein kann, die recht unhandlichen und oft komplizierten Teile zusammenzusetzen. So wiegen die vier Triebwerke beispielsweise jeweils um die drei Tonnen, was es recht schwierig macht, diese ohne Unterstützung präzise an den Flügeln zu montieren.

Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Concordev1.0.png

 

Aber so weit sind wir noch nicht. Also langsam – und Step by Step:

Schritt eins: Der Rumpf

Der Rumpf einer Concorde zeichnet sich vor allem durch drei Besonderheiten aus: Erstens ist die Struktur extrem widerstandsfähig, damit sie die extremen, durch massive Luftreibung entstehenden Temperaturen (bis zu 150 Grad Celsius) dauerhaft aushält. Zweitens kann die Nase des Flugzeugs gekippt werden, um sowohl bestmögliche aerodynamische Eigenschaften für den Überschallflug, als auch ausreichende Sicht bei Start und Landung zu gewährleisten. Und drittens hat eine Concorde super wenig Platz im Inneren, damit der Flug bei einem Ticketpreis von damals etwa 4.000 US-Dollar nicht allzu bequem wird.

Um diese Vorgaben zu erfüllen, müsst ihr zuerst eine 61,66 Meter lange Röhre aus der Aluminiumlegierung formen (in klassischer Halbschalenbauweise, versteht sich) und dort alle kritischen Stellen mit Titan, Edelstahl und unserer Nickellegierung verstärken. Danach erst könnt Ihr euch an Details wie Fenster, Elektronik und Interieur wagen, was ich allerdings komplett eurer Fantasie überlasse und hier nicht vorgeben möchte. Beim Flugzeugbau geht es schließlich immer auch darum, eine persönliche Note einfließen zu lassen!

Schritt zwei: Die Flügel

Ein Flugzeug ohne Flügel ist wie ein Vogel, der nicht fliegen kann: ein Pinguin. Da wir aber keinen Pinguin, sondern eine Concorde bauen wollen, ist die Montage von Tragflächen unerlässlich. Für ein Überschallflugzeug benötigen wir eine spezielle Flügelform, die den beim Überschallflug auftretenden starken Wellenwiderstand (das bedeutet höherer Luftdruck vor der Maschine, als dahinter) ausgleicht. Wir fertigen also aus unserer Aluminiumlegierung torsionsoptimierte (das heißt an elastische Verformungen angepasste) Bauteile und stellen daraus zwei jeweils 12,8 Meter lange Delta-Flügel her. Diese Art von Flügeln zeichnet sich durch eine dreieckige Form aus, die unseren aerodynamischen Anforderungen gut entspricht. Die Gesamtflügelfläche sollte bei ca. 358 Quadratmetern liegen. Die fertigen Flügel müssen dann noch mit Treibstofftanks und Elektronik ausgestattet und seitlich am Rumpf montiert werden. Wichtig: Achtet darauf, die Flügel symmetrisch am Flugzeug anzubringen! Viele Anfänger machen den Fehler, nicht genau zu messen, was unweigerlich dazu führt, dass sie ihr Flugzeug schon beim Jungfernflug verlieren.

Schritt drei: Schnickschnack

Eure eigene Concorde ist jetzt fast fertig. Nun gilt es nur noch, Hydrauliksysteme, Fahrwerke und Steuersysteme anzubringen. Bei den Steuersystemen gibt es eine kleine Besonderheit: Die Concorde besitzt kein hinteres Höhenleitwerk (das sind diese kleineren horizontalen Flügel hinten an einem Flugzeug). Also müsst ihr die dafür zuständigen Steuereinheiten direkt hinten an den Haupttragflächen anbringen, aber das geht nach ein paar beherzten Versuchen sicherlich ganz einfach.

Als letzter Schritt kommt dann die Montage der vier mächtigen Überschalltriebwerke. Die Turbinen der Concorde sind mit Nachbrennern ausgestattet, die die Temperatur und damit den Druck hinter den Turbinen verringern, was es der von den Turbinen ausgestoßenen Luft „einfacher“ macht, extrem schnell nach hinten abgegeben zu werden und so die Geschwindigkeit der Maschine zu erhöhen.

Glückwunsch! Ihr seid jetzt stolze Besitzer einer voll funktionsfähigen Concorde! Durch die einzigartige Bauart ist die Concorde in der Lage, mittels einer Technik namens Supercruise ohne Einsatz der Nachbrenner Überschallgeschwindigkeit zu halten, was euch immerhin eine Reichweite von ca. 7.000 Kilometern verschafft. Zum Starten empfehle ich eine 3,6 Kilometer lange Startbahn und für die Cockpitbesetzung zwei Piloten und einen Flugingenieur.

Ach, übrigens: Ihr solltet euch mit dem Bau eures Jets beeilen! Die Konkurrenz schläft nicht – die Firma Boom Technology in Denver/Colorado entwickelt bereits ein ganz neues Überschall-Passagierflugzeug. Geplanter Auslieferungstermin für die „Boom Supersonic“: bis Ende des Jahres 2023.

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