Der vorsichtige Held
Bell X-1, Flug Nummer Neun, schaffte am 14. Oktober 1947 den Durchbruch: Erstmals flog ein Mensch, ohne Crash, schneller als der Schall. Wie kam es dazu? Was ging dem voraus?)
Eine Bachem Ba 349: Mit diesem Flugzeug war der Pilot Lothar Sieber im März 1945 als wahrscheinlich erster Mensch schneller als der Schall.
Tragisches Ende
Tatsächlich schien Erfahrung den Skeptikern Recht zu geben: Tragisch endete etwa der Flug des Luftwaffenpiloten Lothar Sieber vom 1. März 1945 - Indizien deuten darauf hin, dass er als erster Mensch die Schallmauer durchbrach: Siebers Maschine überschritt im Sturzflug die magische Geschwindigkeit. Das Flugzeug zerschellte am Boden. Beobachter hörten Sekunden vor dem Absturz den unverkennbaren Überschallknall.
An der Grenze zum Kontrollverlust
Schneller fliegen als der Schall, das war - und ist bis heute - vor allem militärisch motiviert: Kampfpiloten trieben ihre Maschinen gegen Ende des Zweiten Weltkriegs bis an die Grenze zum Kontrollverlust. Oft geschah das unfreiwillig, dennoch: der Ehrgeiz der Konstrukteure, serienmäßig in die neue Tempodimension vorzustoßen, war geweckt. Doch mehr als ein "Klopfen" an der Schallmauer kam trotz Raketenantrieb einstweilen nicht heraus. Zudem war der taktische Wert überschneller Flugbewegungen zweifelhaft: Wie sollte ein schallschnelles, dafür aber manövrierunfähiges Jagdflugzeug Gegner im Luftkampf besiegen?
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Oktober 1947: die Bell X-1 im Flug über der Mojave-Wüste.
So musste der Krieg erst enden, um Kapazität für eine Aufgabe freizubekommen, deren Lösung zunächst keinen direkten Nutzen versprach. Eine zeitlang schien es, als hätten die Briten die Nase vorn: Dem Projekt Miles M-52 - einem pfeilförmigen Einsitzer - drehte die finanziell klamme Londoner Regierung allerdings kurz vor dem Testflug den Geldhahn zu. Alle Konstruktionspläne gingen an die US-amerikanische Bell Aircraft Corporation. Auf ihrer Grundlage entstand die Bell X-1 - das erste erfolgreiche Überschallflugzeug der Welt.
Im Bombenschacht
Bell Aircraft verfügte über drei unabdingbare Voraussetzungen, das Projekt durchzuziehen: technologisches Know-how - aus deutschen und britischen Quellen -, Geld, und erfahrene Kampfflieger als Testpiloten für das riskante Unternehmen. Anders als ihre deutschen Vordenker, die gezwungenermaßen auf volles Risiko setzten, hatten die Bell-Ingenieure zudem Zeit: Als Testpilot Charles "Chuck" Yeager am Morgen des 14. Oktober 1947 die Kabine einer B-29 betritt, blickt er bereits auf acht Unterschallflüge mit der Bell X-1 zurück. Wie immer trägt der mächtige strategische Bomber Yeagers Experimentalflugzeug im Bombenschacht auf eine Höhe von 15.000 Metern.
Motor für die Höhenflosse
Yeagers Philosophie - und die seiner Manager - ist klar: Schritt für Schritt gilt es, Schwierigkeiten auszumerzen; Schritt für Schritt wird die Geschwindigkeit heraufgesetzt. "So funktioniert erfolgreiche Forschung und Entwicklung", soll der Testpilot später sagen. "Man springt nicht rein und gibt Vollgas. Der Tod (oder Bankrott) ist keine Lernerfahrung." Yeager kämpfte bei vorangegangenen Flügen mit unerwartet heftigen Stoßwellen am Höhenruder, die seine Muskelkraft überforderten. Jetzt, auf Flug Nummer Neun, bewegt ein starker Elektromotor die Höhenflosse. Vielleicht ist das entscheidend.
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Testpilot Chuck Yeager und die Bell X-1 - nach seiner Frau nannte er sie Glamorous Glennis.
Einen Nachteil hat die Bell X-1 freilich: Ihr Rumpf ist noch wie ein vergrößertes Gewehrgeschoss geformt, die Flügel ragen im rechten Winkel hervor, was für den Überschallflug aerodynamisch ungünstig ist. Nachfolgende Konstruktionen weisen gepfeilte Tragflächen auf, und sind unter Beachtung der Flächenregel entworfen. Der Junkers-Ingenieur Otto Franzl hatte diese Regel, die den optimierten Verlauf der Querschnittsfläche des Flugkörpers entlang der Längsachse beschreibt, schon 1944 formuliert.
18 Sekunden Überschall
Wie dem auch sei, Bell X-1, Flug Nummer Neun, schafft den Durchbruch: Das Mach-Meter zeigt 0,95, klettert auf 0,96. In 13.000 Meter Höhe, bei horizontalem Flug, springt die Nadel auf Mach 1,06. Genau 18 lange Sekunden bleibt die Anzeige stabil, dann ist der Raketentreibstoff verbraucht. "Wenn man schneller als der Schall fliegt, fällt einem ja kein Ohr ab, es passiert nichts Ungewöhnliches mit einem", wird Chuck Yeager Jahre später kommentieren.
Angelegenheit des Prestiges
Militärisch, das spürt Yeager schon 1947, hat der Überschallflug Zukunft. Der Mann, den seine Grundschullehrerin einst als "etwas langsam" bezeichnete, kommandiert schließlich Jagdgeschwader über Vietnam, für die Überschall längst zum Standard gehört. Im zivilen Bereich aber ist und bleibt "Mach 1 plus" bloße Angelegenheit des Prestiges. Die russische Tupolew Tu-144 und die französisch-britische Concorde entstanden auf dem Hintergrund des Wettstreits der Systeme. Anders hätte es sie nie gegeben.
Schlicht unwirtschaftlich
Nicht so sehr Unfallgefahr, vielmehr schlichte Unwirtschaftlichkeit machte den beiden verblüffend ähnlichen Riesenvögeln den Garaus. Keine noch so gelungene Konstruktion kommt eben an der Tatsache vorbei, dass die Schallmauer existiert. Und dass der Luftwiderstand um sie herum wächst.
Michael Schmittbetz (25.02.2010)
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Schneller als der Schall
Die Geschwindigkeit des Schalls (Mach 1) ist keine feste Größe. Sie hängt ab von der Dichte und von der Temperatur des umgebenden Mediums. Generell gilt: Je höher die Dichte und je höher die Temperatur, desto schneller der Schall. Deshalb ist die Schallgeschwindigkeit im Wasser zum Beispiel um ein Mehrfaches höher als in der Luft. Ein U-Boot müsste knapp unter der Wasseroberfläche, bei 20 Grad Celsius, rund 5.330 Stundenkilometer schnell sein, um die Schallmauer zu durchbrechen.
Die Geschwindigkeit des Schalls (Mach 1) ist keine feste Größe. Sie hängt ab von der Dichte und von der Temperatur des umgebenden Mediums. Generell gilt: Je höher die Dichte und je höher die Temperatur, desto schneller der Schall. Deshalb ist die Schallgeschwindigkeit im Wasser zum Beispiel um ein Mehrfaches höher als in der Luft. Ein U-Boot müsste knapp unter der Wasseroberfläche, bei 20 Grad Celsius, rund 5.330 Stundenkilometer schnell sein, um die Schallmauer zu durchbrechen.
Infolgedessen ist die Geschwindigkeit Mach 1 auch für Luftfahrzeuge relativ: In Bodennähe, also bei vergleichsweise hoher Luftdichte und Temperatur, beträgt sie etwa 1.152 bis 1.224 Stundenkilometer. Auf 10.000 Meter Höhe, bei geringerer Luftdichte und niedrigerer Temperatur, reduziert sie sich auf 1.050 Stundenkilometer. Die Geschwindigkeit eines Flugzeugs in Mach bezieht sich auf die so genannte true airspeed (tas), also auf die Geschwindigkeit in Bezug zur umgebenden Luft, nicht auf die Geschwindigkeit relativ zum Boden.
Nähert sich ein Flugzeug der Schallgeschwindigkeit, kommt es durch Zusammenpressen der Luft zu Stoßwellen. Der dadurch verursachte aerodynamische Widerstand wird bildhaft Schallmauer genannt. Nach Durchbrechen der Schallmauer sinkt der Widerstand zwar, bleibt aber immer noch deutlich höher als bei Unterschallgeschwindigkeit. Die Stoßwelle, die nahe der Überschallgeschwindigkeit entsteht, breitet sich hinter dem Flugzeug kegelförmig aus und erreicht mit entsprechender Verzögerung den Boden. Ihre hörbare Auswirkung ist der Überschallknall.
