Muskelkraft-Flugzeug

Light Eagle während eines Testfluges

Ein Muskelkraft-Flugzeug (HPA oder MPA, von engl. human powered aircraft bzw. man powered aircraft, menschengetriebenes Flugzeug) ist ein Flugzeug, das nur mit Hilfe der Muskelkraft des Piloten unter Ausnutzung der Gleiteigenschaften der Flugzeugkonstruktion angetrieben wird.

Konstruktionsprinzip

Da die menschliche Muskulatur anders als beispielsweise die Flugmuskulatur bei Vögeln nicht in der Lage ist, auf Dauer, das heißt ohne längere Erholungsphasen, Höchstleistungen zu erbringen, muss ein mittels menschlicher Muskelkraft betriebenes Flugzeug eine äußerst niedrige Flächenbelastung aufweisen.

Konstruktionsprinzipien eines Muskelkraft-Flugzeugs sind daher:

• Minimierung des Gesamtgewichts,
• extreme Spannweite,
• hohe Gleitzahl und
• Maximierung der Festigkeit der tragenden Teile.

Der Bau eines funktionsfähigen Muskelkraft-Flugzeugs wurde überhaupt erst durch die Verwendung neuer Materialien möglich, die diesen Leichtbau, verbunden mit einer ausreichenden Festigkeit, gestatteten.

Geschichte

Zeichnung des Muskelkrafthubschraubers Da Vinci III

phantastischer Entwurf eines muskelkraftgetriebenen Hubschraubers nach diesem deutschen Patent von 1879 (Hubschraubermuseum Bückeburg)

nicht flugfähiger Pedalcopter - Deutschland 1949 (Hubschraubermuseum Bückeburg)

• In seinem im Jahr 1680 erschienenen Buch De motu animalium berechnete der italienische Gelehrte Giovanni Alfonso Borelli, dass menschliche Muskeln nicht genügend Kraft für ein vogelähnliches Fliegen hätten.

• Im Jahr 1934^[1] erkannte der Berliner Oberingenieur Engelbert Zaschka, dass eine große Flügelspannweite für einen Flug mit Muskelkraft von entscheidender Bedeutung ist. Daher stattete er seine Konstruktion mit einem 20 Meter langen, schmalen Flügel aus. Der Flügel wurde drahtgestützt mit einem vertikalen king post (Kehlbalken) versehen, ein System, das später sehr erfolgreich bei HPAs eingesetzt wurde. Der Rahmen des Zaschka Muskelkraft-Flugzeugs bestand aus Stahlrohren, sodass es gleichmäßig mit bis zu vier Männern auf die nominale Fluggeschwindigkeit beschleunigt werden sollte.^[2] Bei Flugversuchen am 11. Juli 1934^[3] konnte Engelbert Zaschka in Tempelhof ohne fremde Starthilfe Schwebeflüge von 20 Meter Länge erreichen.^[3][4]

• 1933 bauten die Ingenieure Haeßler und Villinger, die zu dieser Zeit bei den Junkers-Flugzeugwerken in Dessau angestellt waren, ein Muskelkraftflugzeug, die HV-1 Mufli, mit der der Segelflieger Karl Dünnebeil auf dem Flughafen Frankfurt-Rebstock am 30. August 1935 eine Flugweite von 235 Meter erreichte.

• In den folgenden 42 Jahren wurden diverse MPAs gebaut, darunter die PEDELIANTE, die PUFFIN und die LINNET. Da aber die zur Verfügung stehenden Werkstoffe nicht geeignet waren und die technischen Möglichkeiten, beispielsweise einer Computerberechnung, in dieser Zeit nicht vorhanden waren, brachten diese Flugzeuge keinen wesentlichen Fortschritt. Als Henry Kremer 1959 seinen Preis aussetzte, dauerte es noch beinahe zwei Jahrzehnte, bis ein Muskelkraftflugzeug diesen Preis gewinnen konnte. Erst mit Hilfe computerberechneter Profile und nach Entwicklung neuer Materialien, wie den extrem leichten, aber hochfesten Kohlenstofffaser-Stäben, einer hauchdünnen Folie (Mylar) sowie druckresistenter Schaumstoffe gelang dieses Vorhaben.

• Am 23. August 1977 gewann die von einem Team unter Paul McCready gebaute Gossamer Condor mit Bryan Allen als Pilot den Kremer-Preis für andauernden gesteuerten Flug mit Muskelkraft. Bedingung war ein Flug mit einem Muskelkraft-Flugzeug in Form einer liegenden Acht um zwei 800 Meter auseinander stehende Pfähle innerhalb von acht Minuten.
• 12. Juni 1979: Bryan Allen überquerte den Ärmelkanal zwischen Folkestone und Cap Gris-Nez, Entfernung 35,8 km, in 2:49 Stunden mit dem Flugzeug Gossamer Albatross. Die Masse des Fluggerätes betrug 32 kg bei einem Gesamtgewicht von 100 kg.

• Pelargos 1983, Spannweite: 26 m, Gewicht: 36 kg, Flugstrecke: 800 m (Flugplatz-Pistenlänge). In der Schweiz gebautes Muskelkraft-Flugzeug von Max Horlacher.

• Musculair 2, Baujahr 1985, ein Leichtbau- und Muskelkraftflugzeug, mit dem Holger Rochelt, der Sohn des Konstrukteurs Günther Rochelt, auf dem Flugplatz Schleißheim bei München mit der Durchschnittsgeschwindigkeit von 44 km/h über 1,5 km einen Weltrekord für diese spezielle Flugzeuggattung erflog.

• Velair 88 und 89, 1988–89, Muskelkraftflugzeug von Peer Frank in Deutschland gebaut.

• 23. April 1988: Das von Studenten und Professoren des Massachusetts Institute of Technology (MIT) gebaute Muskelkraft-Flugzeug Daedalus 88 des Daedalus-Projekts (Eigengewicht 31 kg, Spannweite 34 m) flog von Iraklio auf Kreta nach Santorin. Der Pilot war der griechische Radrennfahrer Kanellos Kannellopoulos. Wenige Meter vor dem Strand von Santorin zerbrach eine Windböe das Flugzeug. Der Flug dauerte drei Stunden und 54 Minuten bei einer Geschwindigkeit von etwa 32 km/h (bei Rückenwind).

• 10. September 1989: Der erste durch Muskelkraft angetriebene Helikopter Da Vinci III der California Polytechnic State University flog für 7,1 Sekunden und erreichte eine Höhe von 20 cm.

Literatur

• Man-Powered Flight the Channel Crossing and the Future. In: Proceedings of the Third Man-powered Aircraft Group Symposium at the Royal Aeronautical Society. London 6. Februar 1979.
• C. N. Adkins, R. H. Liebeck: Design of optimum propellers. In: AIAA Paper 83-0190. Januar 1983.
• J. Langford, M. Drela: The MIT Monarch B. In: The Journal of Human Power. Oktober 1984.
• Ron Moulton: Man Powered flight advances. In: Flight international. 16. März 1985.
• R. S. J. Palmer, K. Sherwin: Man-powered Flight in South East Asia. In: Aerospace. März 1986.
• E. Schobel: The Musculair 1&2 Human-Powered Aircraft and ther optimization. In: human power (Tech. Rep. of IHPVA). Band 5, Nr. 2, 1986.
• Peer Frank: human powered aircraft. In: technical soaring. Band 14, Nr. 2, S. 35–39.
• P. Frank: The Design and Flight Trials of Velair. In: Human Powered Aircraft – The Way Ahead. Proceedings of the Human-powered Aircraft Group Half Day Conference. The Royal Aeronautical Society, London Januar 1989.
• J. McIntyre: Constructing a Human-Powered Aircraft with Composite Materials. In: Human Powered Aircraft – The Way Ahead. Proceedings of the Human-powered Aircraft Group Half Day Conference. The Royal Aeronautical Society, London 24. Januar 1989.
• P. Frank: Flight Testing Velair. In: Technology for Human Powered Aircraft. Proceedings of the Human-powered Aircraft Group Half Day Conference. The Royal Aeronautical Society, London 30. Januar 1991.
• J. McIntyre: Design and Flight Testing of the Airglow HPA. In: Technology for Human Powered Aircraft. Proceedings of the Human-powered Aircraft Group Half Day Conference. The Royal Aeronautical Society, London 30. Januar 1991.
• N. Weston: Some Preliminary Results from a Programme of Flight Research with a Low Reynolds Number Aircraft. In: The Royal Aeronautical Society Symposium on Human-Powered Flight. Januar 1996.
• Morton Grosser: Gossamer Odyssey: The Triumph of Human-powered Flight. Zenith Press, 2004, ISBN 0760320519.

Siehe auch

• White Dwarf
• Muskelkraftbetriebenes Fahrzeug

Weblinks

• Pelargos
• Musculair
• in memoriam Prof. Günther Rochelt

Einzelnachweise

1. ↑ Smithsonian National Air and Space Museum Washington: Zaschka Human-Power Aircraft (1934).
2. ↑ Morton Grosser: Gossamer Odyssey. The Triumph of Human-powered Flight. Zenith Press, 2004, Seiten 14-15.
3. ↑ ^{a b} Bruno Lange: Das Buch Der Deutschen Luftfahrttechnik. Verlag Dieter Hoffmann, Mainz 1970, Seite 361.
4. ↑ Vgl. Der Deutsche Sportflieger, Leipzig. Nr. 10, Vol. 2, Oktober, 1935.