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Motoren

Zu Beginn der Luftfahrt gab es noch keine leichten und leistungsstarken Motoren für den Einsatz in Flugzeugen. Der erste Verbrennungsmotor hatte nicht ausreichend Leistung um ein Flugzeug überhaupt fortzubewegen, bzw. dieses in die Luft zu bekommen. Deshalb versuchte man die damals noch üblichen Dampfmaschinen in Flugzeuge einzubauen und mittels der ausreichend vorhandenen Kraft zum Fliegen zu bringen. Leider war mit diesen, bedingt durch das Gewicht und die notwendige Aufnahme von geeignetem Brennmaterial, nur kleine Hüpfer möglich. Manche Pioniere versuchte durch Spannfederlaufwerke (ähnlich der von Uhrwerken) Ihre Konstruktionen in die Luft zu bekommen. Dies scheiterte aber meist an der sehr kurzen Einsatzdauer dieser Laufwerke. Erst später nachdem die Verbrennungsmotoren kleiner und somit leichter wurden, konnten diese im Flugzeugbau eingesetzt werden.

Das zentrale Problem bei der Konstruktion und Entwicklung von Flugzeugen während des I. Weltkrieges waren die Motoren, die das Triebwerk der Flugzeuge bildeten. Flugzeugmotoren mußten sehr stark sein und unter verschiedenen atmosphärischen Bedingen funktionieren. Leider gab es hierbei ein ganz entscheidenes Problem. Um so stärkere Motoren waren dementsprechend größer und somit natürlich schwerer. Das wiederum verlangte eine stärkere Flugzeugkonstruktion und die wiederum stärkere Motoren (somit schwerer) verlangte. Kurzum man war immer auf der Suche das Gleichgewicht zwischen Gewicht und Leistung zu halten.

Während des Krieges bildeten sich zwei grundlegende Motoren die teilweise auch noch heute im Einsatz sind:


Der Reihenmotor:

Auf deutscher Seite wurden extrem schwere, leistungsstarke, wassergekühlte Flugzeugmotoren auf der Grundlage von Rennmotoren der Firmen Mercedes, Benz und Opel entwickelt. Es wurde festgestellt, daß große Triebwerke eine große und starke Flugzeugkonstruktion ermöglichte, wodurch wiederum eine große Dienstgipfelhöhe und Reichweite gesichert war. Bei Ausbruch des Krieges hatte Deutschland den Rekord in der Dienstgipfelhöhe (27.500 Fuss) sowie der Ausdauer (24 Std.).

Mit einigen Ausnahmen (z. B. Fokker Dr.1) wurden die meisten deutschen Flugzeuge mit Motoren wo die Zylinder in der Reihe angeordnet waren (deshalb der Name) ausgestattet.

Diese Motoren waren äußerst zuverlässig bei extremen Temperaturen und in großer Höhe. Ihr Gewicht hatte natürlich unerwünschte Auswirkungen auf die Steuertechnik (schwerfällig).

Es ist ein Bild verfügbar Bild: Einbau des D3 Motors in eine PFALZ D XII in einer Werkhalle der PFALZ FLUGZEUGWERKE SPEYER etwa 1918.


Der Umlaufmotor:

Auf alliierter Seite wurden die leichtesten Motoren von den Franzosen (sie waren die ersten Europäer die flogen) entwickelt, die somit auch über die leichtesten Konstruktionen verfügten. Bei Anbruch des Krieges hatte sie nur einen wassergekühlten, aber dafür zwei luftgekühlte Motoren, die berühmten Gnome- und Le-Rhone-Umlaufmotoren.

Zu den Vorzügen der Umlaufmotoren zählte die kompakte Bauweise und das äußerst ausgezeichnete Leistungs-Gewicht-Verhältnis. Leider waren sie durch die Verwendung von Lufteinlaßventilen in großer Höhe und bei extremen Wetterbedingungen (häufig Motorausfälle) unzuverlässig.

Die Zylinder waren radial wie Fahrradspeichen angeordnet und wie Motorradzylinder mit Kühlrippen versehen. Das Kurbelgehäuse mit den Zylinder rotierten um eine feststehende Kurbelwelle. Der Propeller wiederum rotierte um die Welle mit den Zylindern. Der Kraftstoff wurde durch die hohle Kurbelwelle über einen eindüsigen Vergaser zugeführt. Der Motor war ein einfacher Viertaktmotor, wobei der Strom von einem Festmagneten kam und über Schleifkontakte zu den Zündkerzen an jedem Zylinderkopf weitergeleitet wurde.

Der Umlaufmotor hatte besondere Auswirkungen auf die Steuertechnik der Flugzeuges. Durch das Rotieren des Motors an der feststehenden Kurbelwelle wurde das Flugzeug dazu verleitet sich in die eine oder andere Richtung zu bewegen. Dies verlieh wiederum dem Flugzeug eine äußerst schnelle Wendemöglichkeit (siehe hierzu die Fokker Dr.1 Motor Oberursel)

Es ist ein Bild verfügbar Bild: Oberursel 14 Zylinder.

Es ist ein Bild verfügbarQuerschnittszeichnung durch einen Umlaufmotor (zeigt aber auch gut das Prinzip der Kraftübertragung auf die Welle beim Sternmotor).

Es ist ein Video verfügbarVideo aus dem Dt. Museum in München über die Funktionsweise des Umlaufmotors. (Quelle: Dt. Museum München)

Der Sternmotor:

Eine weitere dem Umlaufmotor ähnliche Konstruktion ist der sog. Sternmotor. Dem Assistent M. Manley des Flugpioniers Samuel Pierpont Langley gelang Anfang 1900 einen Flugzeugmotor zu entwickeln der seiner Zeit weit voraus war und eine sehr gutes Leistungs - Gewicht - Verhältnis aufwies. Grundsätzlich handelte es sich hierbei um einen Sternmotor bei dem fünf Zylinder wie ein Stern angeordnet waren. Im Gegensatz zu den Umlaufmotoren hat ein Sternmotor unbewegliche Zylinder mit Kolben, die eine zentrale Kurbelwelle drehen. Manleys Motor war ein echter Verbrennungsmotor. Die Zündkerzen entzündeten das Benzin Luftgemisch in den Zylindern, die sich in einem von Wasser durchflossenen Mantelkühler befanden. Im weiteren Sinne entsprach dieser Antrieb einem Automobilmotor, unterschied sich von diesem jedoch beträchtlich in seiner Leistung. Während eines 10 Stundentests wurde eine gemessene Leistung von 52,4 PS festgestellt, wenngleich der Motor einschließlich der Zusatzaggregate, dem vollen Tank, der Wasserkühlung und dem Kühler weit unter 90 Kg wog. 1918 hatte der Sternmotor die Umlaufmotoren verdrängt und zur Kühlung wurde mittlerweile der Luftstrom hinter dem Propeller verwendet. Die Kraftübertragung erfolgt von den Zylindern über Pleuelstangen auf einen Kurbelwellenhubzapfen der wiederum die Kurbelwelle antreibt. So war es sogar möglich mit neun Zylinder die Kraft zu übertragen und dies bei einer Motorlänge von der eines Einzylinder - Aggregats. Außerdem wurde dadurch eine ausgezeichnete Standfestigkeit erzeugt, und die kurze, feste Kurbelwelle wurde wahrscheinlich niemals Drehschwingungen ausgesetzt, von denen in der Anfangszeit der Luftfahrt die Reihen- und V- Motoren geplagt wurden. In den 20er Jahren kam es daher sogar zu Produktionen von zwei versetzten Zylindereihen. Der bekanntesten und erfolgreichste Einsatz eines Sternmotoren wurde sich bei der Atlantiküberquerung von Charles Lindbergh durchgeführt.

Es ist ein Bild verfügbarQuerschnittszeichnung durch einen Sternmotor (5 Zylinder Sternmotor von Charles Manly - hier wird nur der obere vertikale Zylinder gezeigt).

Beschreibung:
1. Zylinder
2. Zündkerze
3. Kolben
4. Pleuelstange
5. hohler Kurbelwellenhubzapfen
6. runde Antriebswelle für Steuer- und Backbordpropeller
7. Stößelstange des Ausströmventils
8. Ein- und Auslaßventil

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