Channelwing

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Channel Wing Flugzeug CCW-5

Bei der Channelwing (dtsch. Kanal-Tragfläche, Kanal-Flügel, Röhrenflügel) handelt es sich um eine von Willard Ray Custer in den zwanziger Jahren des letzten Jahrhunderts entwickelte Tragflächenkonstruktion. Der wichtigste Teil der Tragfläche besteht aus einer nach oben offenen Röhrenhälfte, in der mittig der Motor aufgehängt ist. Der Schubpropeller (Druckschraube) liegt an der Hinterseite des Kanals und damit des Flügels.

[Bearbeiten] Entwicklung

1925 beobachtete der fluginteressierte Willard Custer, wie ein komplettes Scheunendach durch einen Sturm angehoben und durch die Luft getragen wurde. Custer schloß daraus, dass die hohe Windgeschwindigkeit über dem First einen starken Sog nach oben bewirkt hatte. Seine Beschäftigung mit diesem Phänomen führte schließlich ab 1928 zu ersten Modellen einer neuartigen Tragflächenkonstruktion in Form von halbröhrenförmigen Kanal-Flügeln anstatt der üblichen Tragflächen. Custer ließ sich diese Konstruktion 1929 patentieren. Er entwickelte die halbröhrenförmigen Channel-Wings weiter und so konnte am 12. November 1942 erstmals die CCW-1 (Custer Channel Wing 1) starten. Custer baute weitere Flugzeuge, zuletzt die CCW-5, welche ab 1964 in kleiner Serie produziert wurde.

[Bearbeiten] Funktionsprinzip

Channel Wing-Skizze (Ansicht von vorn)

Custer beschrieb als erster zusammenfassend, dass für den Auftrieb einer Flugzeugtragfläche nicht die Geschwindigkeit verantwortlich ist, mit welcher die Tragfläche durch die Luft bewegt wird, sondern die Geschwindigkeit der Luft, die über die Tragfläche streicht: "It's the speed of air, not the airspeed!" (Es ist die Geschwindigkeit der Luft, nicht die Geschwindigkeit in der Luft).

Eine Tragfläche funktioniert, stark vereinfacht ausgedrückt, dadurch, dass die Luft oberhalb der Tragfläche einen geringeren Druck hat, als die Luft unterhalb der Tragfläche. Dadurch wird das Flugzeug gewissermaßen nach oben "gesaugt". Der Druckunterschied entsteht bei herkömmlichen Tragflächen durch die Wölbung der Tragfläche und den daraus resultierenden Geschwindigkeitsunterschieden der Luftströme. Weiter ist noch der Anstellwinkel (Neigung der Tragfläche zum Luftstrom), welcher die Luft nach unten leitet, von Bedeutung.

Herkömmliche Flugzeuge müssen erst eine gewisse Geschwindigkeit erreichen, bis die Luft ausreichend schnell strömt und die Tragflächen ausreichend Auftrieb für einen Flug erzeugen können. Bei Custers Channel-Wing wird schon beim stehenden oder langsam rollenden Flugzeug die Luft über der Tragfläche (im Kanal) beschleunigt und dadurch Auftrieb erzeugt. Die Geschwindigkeit des Flugzeuges ist hierbei zweitrangig. Das Flugzeug ist somit STOL-fähig (short takeoff and landing).

Die höhere Luftgeschwindigkeit über der Tragfläche, wird durch die Anordnung des Propellers erreicht. Er ist mittig in einer nach oben offenen Halbröhre (dem "channel") aufgehängt und beschleunigt somit nur den Luftstrom oberhalb der Tragfläche. Der Druck auf der Oberseite der Tragfläche (in der Halbröhre) wird damit geringer als der Druck an der Unterseite. Es entsteht Auftrieb.

[Bearbeiten] Ausblick: Anwendungen und Grenzen

Modifikation der Channelwing durch Hanno Fischer - 1 Zusatzklappen im Luftstrom für niedrige Geschwindigkeiten und zusätzlichen Auftrieb - 2 Ringkanal - 3 Oberflügel für Extra-Auftrieb - 4 Custer-Kanal mit Übergang in den Ringkanal

Dem Konzept war bislang kein großer Durchbruch beschieden, obwohl Channelwing-Fluggeräte theoretisch die Fähigkeit zum vertikalen Flug haben sollten. Custer konnte experimentell den enormen Auftrieb nachweisen. Da die Steuerruder aber im Stand nicht ansprachen, benötigten alle gebauten Fluggeräte eine kurze Anlaufstrecke, bis die Steuerruder funktionierten (Beispiel: 61 Meter bei der CCW-1, 20 Meter bei der CCW-2). Keines der Flugzeuge war für reinen vertikalen Flug konstruiert, die geringste Abfluggeschwindigkeit lag bei 20 Meilen/Stunde. Damit wäre ein Einsatz als Buschflieger denkbar. Mit wenigen Veränderungen wäre auch ein vertikaler Flug möglich.

Custer untersuchte die Flugeigenschaften sowohl von reinen Channel-Tragfächen, als auch von Channel-Wings mit zusätzlichen, außen liegenden, kurzen Flächen, wie in der obigen Grafik dargestellt. Die Konstruktion funktionierte gut bei niedrigen Geschwindigkeiten. Bei höheren Geschwindigkeiten kam es allerdings bei hohen Drehzahlen des Propellers zu Schwingungen der Tragflächen, was sich auch auf die Zelle übertrug und zu einer starken Lärmbelastung führte. Unter Langzeitbelastung bestand außerdem die Gefahr von strukturellen Ermüdungsbrüchen.

Das von Willard Custer vorgestellte Prinzip der Channelwings, das er "aerophysics" nannte, wurde von vielen seiner Zeitgenossen nicht verstanden und daher verworfen. Custer war ein hervorragender Experimentator und erhielt etliche Patente, konnte sich aber wissenschaftlich und geschäftlich nicht durchsetzen. Die von ihm gegründete Custer Channelwing Corporation, eine Aktiengesellschaft, stellte ihre Tätigkeit ein und es wurde zunächst still um das Channelwing-Prinzip. Es gibt derzeit noch zwei CCW-Flugzeuge. Die CCW-1 befindet sich im Smithsonian´s National Air & Space Museum, Suitland, Maryland. Die CCW-5 ist im Mid-Atlantic Air Museum, Pennsylvania, ausgestellt.

Das Channelwing-Prinzip wurde später mehrfach kopiert und weiterentwickelt. Unter anderen von Hanno Fischer in Mönchengladbach. In der Grafik sind einige von ihm entwickelte Modifikationen dargestellt. Durch den Ringkanal konnten die störenden Schwingungen reduziert werden. Die Schwingungen entstanden durch den Druckstau beim Ein- und Austritt der Propellerblätter in, bzw. aus dem Kanal. Durch den darüber angeordneten "Bügel" entfallen diese Schwachstellen.

[Bearbeiten] Bisher nach dem Channelwing-Prinzip gebaute Flugzeuge

[Bearbeiten] Literatur

• Kevin Brown - Cockpit-Testing the Legendary Channel-Wing, Popular Mechanics, September 1964
• Robert Englar, Brian Campbell - Development of Pneumatic Channel Wing Powered-Lift Advanced Super-STOL Aircraft, 1st Flow Control Conference 24-26 June 2002, AIAA 2002-3275, St. Luis, Missouri, 2002
• Walt Boyne - The Custer Channel Wing Story, Airpower Magazine, Volume 7 No.3 May, 1977
• Unbekannter Autor - Custer's Production Model Takes Bow, Air Progress Magazine, October/November, 1964
• Unbekannter Autor - Channel Wing Flown in Demonstration, Aviation Week, September 28, 1959

[Bearbeiten] Weblinks

• Die offizielle Custer-Channelwing Webseite (engl.)

• Infos bei "angelfire" (engl.)

• Bilder der Custer CCW-1 National Air and Space Museum
• Bilder der Custer CCW-5 Mid-Atlantic Air Museum, Reading (Pennsylvania)
• Aktuelle Forschung und Weiterentwicklung (engl.)