09:04 21 September 2017
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    Russischer Kampfjet Su-34

    Suchoi, oder die Beherrschung der Lüfte

    © Sputnik/ Maxim Blinov
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    von Zivilist
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    Man sagt ja, dass Fliegen die Beherrschung der Luft sei, aber keine andere Maschine kann es so, wie die Su-27 und ihre Nachfolger. Jetzt hat Sputnik so ein wunderschönes Bild gebracht, das zeigt, wie's funktioniert und ich will es mal erklären.

    Die Regenbogenfarben sind tatsächlich Regenbogen, die Kamera befindet sich zwischen Flugzeug und Sonne und das Licht wird von kleinen Wassertropfen reflektiert und gebrochen. Die Tragflächen des Flugzeuges erzeugen Auftrieb, dadurch, dass die Flügeloberseite stärker gewölbt ist, als die Unterseite. Die Luft muss einen längeren Weg zurücklegen, strömt schneller, der Luftdruck nimmt ab, die Temperatur fällt, die absolute Luftfeuchtigkeit bleibt, aber die relative Luftfeuchtigkeit steigt über 100 Prozent, weil die Luft eben weniger Wasser aufnehmen kann, es bilden sich Nebel, Wolken und Wassertropfen. Exakt dasselbe Phänomen beobachten wir, wenn die Luft an einem Gebirge aufsteigt, auf dem Foto haben wir es freilich en miniature.

    Russischer Kampfjet Su-34
    Russischer Kampfjet Su-34

    Die abgebildete Su-34, das letzte Kind der Su-27-Familie, hat zusätzliche Entenflügel zur Erhöhung der Manövrierfähigkeit, auf die gehe ich hier aber nicht ein. Was ist nun das besondere an der Su? Beim Flugzeug kann ein Strömungsabriss an der Tragfläche auftreten, das ist nicht gut: kein Auftrieb, keine Kontrolle über das Flugzeug, keine Beherrschung der Luft, Fallen statt Fliegen und wenn der Boden nahe ist — Absturz.

    Der Starfighter hatte dieses Problem, aus derselben Zeit stammt die F-5, ihre Weiterentwicklung F-20 hatte ähnliche Daten wie die F-104, aber nicht dieses Problem, der Unterschied bestand in vorgezogenen Flügelwurzeln, sogenannten Strakes, die stabile Wirbel erzeugen, die über die Tragflächen laufen und einen Strömungsabriss verhindern. Es gab ein Projekt zur Weiterentwicklung des Starfighters, da sehen wir ebenfalls Strakes.  Mig-29 und Su-27 weisen dasselbe aerodynamische Grundkonzept auf, sie haben sehr starke und weit nach vorne gezogene Flügelwurzeln, dadurch entstehen starke Wirbel und hohe Anstellwinkel können sicher erflogen werden, ohne die Gefahr des Strömungsabrisses.

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    Auf dem Foto sehen wir, dass die Wirbel exakt auf die Seitenruder zulaufen, ein weiteres Plus für die Manövrierfähigkeit. Aerodynamisch bilden Rumpf und Flügel eine Einheit, 'blended wing body' bei den Amerikanern, ein altes Konzept, hier aber in Perfektion umgesetzt. Der Vorderrumpf befindet sich oberhalb der Tragflächen, die Luft, die ihn oben umströmt, erzeugt Auftrieb, die Luft die ihn seitlich umströmt, wird auf die Flügelwurzeln verdrängt und verstärkt den Wirbel.

    Die abgebildete Su-34 ist das letzte Kind der Su-27-Familie und hat eine umlaufende Kante um den Rumpfbug. Das ist gut für Stealth, aber nur bei Suchoi ist diese Kante unten am Bug, und das ist gut für den Wirbel. Der Nachfolger, die T-50 ist auf Stealth optimiert, weist ebenfalls die umlaufende Kante am unteren Rumpfbug auf, die Flügelwurzeln haben nicht mehr die prägnante Form der Su-27, es könnte aber sein, dass die Kanten des Bugs wie ein weiteres Paar Strakes wirken. Sämtliche Vorder- und Hinterkanten dienen als Steuerflächen. Früher folgte man der Idee des optimalen Flügelprofiles, bei Verkehrsflugzeugen ist das heute noch so, im Reiseflug will man den erforderlichen Auftrieb aus möglichst wenig Luftwiderstand erzeugen, der Pilot muss dreierlei tun, um die Luft zu beherrschen: Den erforderlichen Schub einstellen, den Kurs steuern, was meistens der Autopilot tut, und vor allem für eine niedrige Landegeschwindigkeit die Landeklappen ausfahren, also die Eigenschaften der Tragflächen völlig verändern. Da Kampfflugzeuge in einem extrem großen Geschwindigkeitsbereich operieren, macht man es heute anders. Die Amis nennen es hotas: hands on throttle and stick. Klappen über die ganze Vorder- und Hinterkante der Flügel werden ständig gemäß der geforderten Manöver bewegt, mit einer Hand gibt der Pilot seine Befehle, dazwischen rechnet ein Computer, die andere Hand regelt den Schub.

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    Bei der F22 mussten zugunsten Stealth Abstriche bei der Manövrierfähigkeit gemacht werden, die man mit einer 2-dimensinalen Schubvektorsteuerung kompensierte. Suchoi hat das auch getestet, schließlich haben aber die Russen die Steuerung der konventionellen Düse so modifiziert, dass der Schub in einem gewissen Winkel in alle Richtungen gelenkt werden kann und das bringt enorme Vorteile in Verbindung mit dem 'Rumpf' der Suchois. Außerdem bleibt die Schubvektorsteuerung in der Verantwortung des Triebwerksherstellers und ist nicht Teil des Rumpfes. Beim Rumpf gibt es 2 Entwicklungslinien, wobei kurioserweise die amerikanische Linie auf einem russischen Entwurf basiert, während die russische Linie auf einem amerikanischen Muster basiert.

    Um die B-70 und die SR-73 abfangen zu können, entwickelten die Russen die Mig-31, sie musste sehr schnell sein und sehr hoch fliegen können, 2 riesige Triebwerke mussten in einen möglichst kompakten Rumpf passen, um bei hohen Geschwindigkeiten stabil zu bleiben, erhielt sie 2 Seitenleitwerke. Als die Amerikaner erste Satellitenbilder sahen, missdeuteten sie die 2 Seitenleitwerke als Zeichen extremer Manövrierfähigkeit und entwickelten die F15 (die gleichen Konstellation bei der F22), die so gut war, dass Sukhoi sich entschloss, nicht mit der Serienproduktion der Su 27 zu beginnen, sondern den Entwurf komplett zu überarbeiten — eine bemerkenswerte Entscheidung für eine Kommandowirtschaft. Obwohl Rumpf und Tragwerk bei der Suchoi soweit integriert sind, wie es die Aerodynamik erfordert, sind Rumpf, Tragwerk und Triebwerke als Komponenten doch weitgehend getrennt, was einige Vorteile hat, das Konzept findet sich zuerst bei der F-14, die selbst eine kuriose Geschichte hat: McNamara hatte die grandiose Idee, durch ein Flugzeug für alle, Kosten zu sparen — dieselbe Dummheit, die gerade mit der F-35 wiederholt wird. 

    Da die Maschine für Flugzeugträger zu groß wurde, sollte es eine geschrumpfte Version geben. Im Parlament dazu befragt, sagte ein General, es gäbe in der ganzen Christenheit nicht genug Schub, um aus der F-111 einen guten Jäger zu machen, das brachte ihm zwar einen Karriereknick, aber der Navy letztlich die F-14, die nach ihm 'Tomcat' benannt wurde und ein gutes Flugzeug war. Der eigentliche Rumpf befindet sich hauptsächlich vorn, die Triebwerke haben einen großen Abstand, die Lufteinläufe werden unter den Tragflächen frei angeströmt. Die Vorteile zeigten sich erst über die Jahrzehnte. Die F-15 sollte durch die kompaktere Bauweise leicht sein, um aber die größere Sicherheit der 2 Triebwerke zu erhalten, braucht sie eine Titanwand zwischen ihnen.

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    Die Konstellation der Su-27 hat sich als enorm flexibel erwiesen, durch einen neuen Rumpf wird aus einen Kampfflugzeug der wohl manövrierfähigste Bomber aller Zeiten, die Su-34. Der große Abstand der Triebwerke macht die 3- dimensionale Schubvektorsteuerung sehr wirkungsvoll und der Rumpf zwischen den Triebwerken ermöglicht einfache Waffenschächte bei der T-50, während sie bei allen anderen Stealth-Flugzeugen sehr verquält ausfallen und sich in der Zukunft als unflexibel erweisen werden. 

    Außerdem wird das Hauptfahrwerk extrem breit. Ein Vergleich von F-15 und T-50 zeigt, dass bei der T-50 der Bereich zwischen den Flügeln für das gleiche Volumen mehr Oberfläche und Reibung aufweist, aber im Langsamflug Auftrieb erzeugt, wodurch die eigentlichen Tragflächen so klein gehalten werden können, wie es der Schnellflug erfordert. Bei der F-15 müssen die Tragflächen allen Auftrieb liefern und sind darum im Schnellflug viel größer als erforderlich, und das bringt mehr Widerstand.

    Und wenn du mal entspannen willst, lieber lesi (Zitat: Ze do Rock), dann schau dir mal ein Luftballett der Su-27, —30, —35 auf Youtube an, der Langsamflug ist unglaublich, die Maschine fliegt rückwärts!

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    Tags:
    SR-73, B-70, F-104, F-20, F-14, F-15, F-22, Su-30, Su-34, Su-35, MiG-29, T-50-Kampfjet, Su-27, USA, Russland
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