FVA 15: Durchblasesteuerung eines Grunau-Babys

Über die Entstehung und Erprobung der Durchblasesteuerung berichtet Dr.-Ing. H. Stein- Mitglied der FVA in „Forschen und Fliegen“ Januar 1954, Heft 2:

„Zeitlich gesehen entstand die Durchblasesteuerung während der letzten Kriegsjahre im Aachener Aerodynamischen Instituts, dessen Leitung auch damals schon Herr Prof. Seewald innehatte. Seinerzeit bekam ich den Forschungsauftrag, zusammen mit meinen Mitarbeitern eine Steuerung von Lippisch zu untersuchen. Es handelte sich dabei um einen Pressluftstrahl, den Lippisch aus dem Innern des allseitig geschlossenen Flügels durch einen zur Flügelachse parallelen Spalt zur Erzielung von Querkraftsunterschieden austreten ließ. Die Wirkung war besonders an der stark gekrümmten Oberseite eines Tragflügels gut, einer praktischen Anwendbarkeit dieser Steuermethode steht jedoch das Mitführen eines verhältnismäßig schweren Kompressoraggregates im Flugzeug entgegen. (…)

Die Rudermomente, die sich bei den verschiedenen Flugzuständen und -geschwindigkeiten trotz Ausgleich stark ändern können, werden verschiedentlich so groß, daßs sie der Pilot mit seinen Körperkräften nicht mehr beherrscht, insbesondere müssen Großflugzeuge mit Rudermaschinen ausgerüstet werden. Durch diese Versuche angeregt, machte ich den Vorschlag, eine Steuerung zu verwenden, die die Querkraftänderung ebenfalls mit einem Ausblasestrahl erzielen soll, die aber die dazu erforderliche Luftmenge durch einen Spalt in der Flügelnase der freien Luftströmung entnimmt. Nach orientierenden Vorversuchen, die die Wirksamkeit der Anordnung bestätigen, wurde eine Meßsreihe zur Ermittlung

  • der günstigsten Größen für Einlass- und Auslassspalt
  • der günstigsten Spaltlage und
  • der geeigneten Ausblaserichtung

gefahren. Es zeigte sich, dass der Einlassquerschnitt größer als der Auslaßsquerschnitt zu wählen ist, damit der Ausblasestrahl eine genügend große Intensität bekommt. Von der Flügelnase aus gemessen liegt der Ausblasspalt etwa in 2/3 Flügeltiefe mit einem Ausblasewinkel um 60° gegen die Ausströmrichtung geneigt. Druckverteilungsmessungen an Versuchsprofilen mit und ohne Durchblasen ergaben einen Abbau des Unierdruckgebietes an der gestörten Flanke. Unmittelbar vor dem Ausblasespalt wird Überdruck erreicht, die Druckverteilung an der ungestörten Flanke ändert sich kaum. Infolgedessen wird durch die Verschiedenartigkeit der Druckverteilungen an den Profilflanken eine entsprechende Querkraft erzielt. (…)“

Die FVA begann nach der Wiederzulassung des Segelfluges die praktische Erprobung dieser Sieuerart. Nach mehreren Modellversuchen an uhrwerksgesteuerten Motormodellen wurde ein Grunau-Baby III mit dieser Steuerung ausgerüstet. Dabei waren die Meinungen auch namhafter Fachleute sehr geteilt, man befürchtete ein Abreißen der Strömung an der Flügelnase, Rüttelerscheinungen und Gefährdung der Steuermöglichkeit durch etwaige kleine Undichtigkeiten an den Ventilorganen. Trotz der düsteren Prophezeihungen begann der Umbau normaler Flächen, gestützt auf die Untersuchungsergebnisse. Zwischen den äußeren Rippen wurden 7 Einlaufschlitze ausgespart, von denen sperrholzausgekleidete düsenförmige Kanäle zur Flügeloberseite führten. Die Regulierung der Luftmenge geschah dabei durch schwenkbare Klappen, die zur Dichtung mit dünnem Plattengummi bezogen wurden. Die Betätigung erfolgte über Stahlrohr parallel zum Holm. Aus Sicherheitsgründen musste die normale Querruderanordnung zusätzlich beibehalten werden. Unterhalb des Instrumentenbrettes wurde deshalb zusätzlich ein Handhebel angebracht, mit dem über Seilzüge und Stoßstangen die Rohre in den Flächen betätigt werden konnten.

Versicherungstechnische Vorschriften verlangten die Erprobung der Steuerung oberhalb einer Sicherheitshöhe von 500 m, so dass für die ersten Starts eine Schleppmaschine erforderlich war. Nachdem durch eine Belastungsprüfung die Haltbarkeit des geänderten Festigkeitsverbandes nachgewiesen war, erfolgten im Herbst 1953 die Probeflüge. Fluglehrer Thoemssen (FVA) berichtete nach seinem ohne Störung verlaufenen Start von den Einzelheiten und brachte einige wichtige Messergebnisse mit. Tatsächlich war die Maschine in jeder normalen Kurvenlage ohne Zuhilfenahme des Seitenruders zu fliegen. Die Intensität der eingebauten Schlitze erwies sich als ausreichend, jedoch ohne Reser- ven. Irgendwelche kritischen Erscheinungen sind nicht eingetreten. Bei gleichzeitiger Betätigung von Querruder und Durchblasesteuerung ergab sich keine Benachteiligung der normalen Ruder; aufgrund der geringen Intensität der Versuchsanordnung war es sogar möglich, die Wirkung der voll geöffneten Schlitze durch die Verwindungsklappen aufzuheben.

Die Flugversuche bewiesen, dass der neue Weg gangbar ist, der Flugzeugkonstrukteur verfügt über ein neues Steuerelement, das in vielen Fällen herkömmlichen Steuerungen überlegen sein kann. Bei Verkehrsmaschinen größter Bauart fiele z.B. die Steuermaschinenanlage fort, wodurch Platz und Gewicht eingespart und Sicherheit gewonnen werden kann. Auch für bestimmte Anwendungen im Schiffbau bietet die Steuerung Vorteile, da eine Wasserströmung für Richtungsänderungen umgeschleust werden kann.