Runter kamen sie alle

Der Beginn des 19. Jahrhunderts markierte den nächsten Meilenstein: Der Brite George Cayley verstand als Erster die Grundzüge des heutigen Fliegens. „Das heißt: Trennung von Auftrieb, Antrieb und Steuerung“, erläutert Hempfer: „Cayley entwickelte Gleiter mit festen Flügeln, Leitwerk und Fahrgestell, die jedoch nur sehr begrenzt flugfähig waren.“

Die Pioniertaten von Otto Lilienthal

Die ersten großen Schritte auf dem Weg zur praktischen Umsetzung von Cayleys Konzept setzte Otto Lilienthal. Der Flugpionier aus Anklam im heutigen Mecklenburg-Vorpommern veröffentlichte 1889 das Buch „Der Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“. Lilienthal wollte mit einem „Fluggerät schwerer als Luft“ durch die selbige gleiten. Dazu muss man wissen: Zu seiner Zeit gab es längst bemannte Luftfahrt: Das erste lenkbare Luftschiff, entwickelt vom Franzosen Henri Giffard, hatte 1852 seine Jungfernfahrt absolviert. Allerdings war die „Giffard I“ mit ihrer wasserstoffgefüllten bauchigen Hülle leichter als Luft. Gleiches galt für den bereits 1783 von den Gebrüdern Montgolfier präsentierten Heißluftballon und den Gasballon ihres französischen Landsmanns Jacques Charles. Otto Lilienthal aber wollte ohne Auftriebsgas fliegen. Er glaubte: „Die Nachahmung des Segelflugs muss auch dem Menschen möglich sein, da er nur ein geschicktes Steuern erfordert.“

Lilienthal ging sein Vorhaben hochwissenschaftlich an. „Vor ihm verstand wahrscheinlich niemand, wie und warum Flügel Auftrieb erzeugen“, sagt Andreas Hempfer. Jahrelang analysierte Lilienthal den Gleitflug von Vögeln, vor allem von Störchen. „Besonders faszinierten ihn die gewölbten Flügelprofile“, berichtet Hempfer und erklärt: „Entscheidend für das Fliegen an sich ist, wie ein Flügel Auftrieb erzeugt.“ Das geschieht hauptsächlich durch eine Kombination aus zwei physikalischen Effekten: Nach Newtons drittem Gesetz wird Luft durch die Tragfläche nach unten abgelenkt, als Reaktionskraft entsteht dann ein Auftrieb nach oben. Gleichzeitig bewirkt das gewölbte Profil des Flügels, dass die Luft oben schneller strömt als unten – laut dem Schweizer Physiker Daniel Bernoulli entsteht dadurch ein Unterdruck auf der Oberseite, wodurch der Flügel nach oben gesogen wird. „Diese beiden Effekte zusammen erklären den Auftrieb des Flügels“, stellt Hempfer fest.

Mehr als 2.000 Tests im Gleitflug

Lilienthal baute Hängegleiter, die Personen aufnehmen konnten und die durch eine Gewichtsverlagerung steuerbar waren. Damit führte der Pionier gut 2.000 Flüge durch, verfeinerte die Gleiter stetig und ließ sein Wirken auch fotografisch dokumentieren. 1893 beförderte ihn ein simples Weidenholzgerüst mit stoffbespannten Tragflächen bereits 250 Meter weit. Der „Maihöhe-Rhinow-Apparat“ war der Vorläufer von Lilienthals „Normalsegelapparat“, von dem ein gut erhaltenes Original heute im Deutschen Museum steht. Ebenso bahnbrechend war Otto Lilienthals 1895 entworfener Doppeldecker-Gleiter, dessen vergrößerte Flügelfläche bei gleicher Spannweite wesentlich mehr Auftrieb erhielt.

Am 9. August 1896 absolvierte der deutsche Pionier seinen letzten Flug: Die Thermik riss die Nase seines Gleiters jäh in die Höhe, ein Aussteuern durch Gewichtsverlagerung wurde unmöglich. Die Strömung um die Flügel riss ab, der Auftrieb war weg. Lilienthal stürzte lotrecht zu Boden. Er starb für sein Projekt.

Das Vermächtnis von Otto Lilienthal ist bis heute von großer flughistorischer Bedeutung, wie Andreas Hempfer betont: „Lilienthal zeigte, dass der Mensch gleiten kann – stabil, berechenbar, reproduzierbar. Das war ein Meilenstein. Auch eine mechanisierte Flugsteuerung und den Antrieb – Dinge, die viele ausschließlich den Wrights zuschreiben – hatte Lilienthal bereits erdacht und in geringem Maße erprobt.“ Nach seinem Tod sollten nur noch siebeneinhalb Jahre bis zum ersten voll gesteuerten Motorflug vergehen. Auf dem Weg dorthin fehlten nur noch eine zuverlässige Steuerung auf der Quer-, Längs- und Hochachse sowie ein leichter und leistungsfähiger Antrieb.

Verbesserung durch die Brüder Wright

Die Gebrüder Wright bewunderten Lilienthal und knüpften an dessen Doppeldecker-Gleiter-Konzept an, „auch wenn sie wegen der komplexen Umrechnung von mathematischen Faktoren zunächst Schwierigkeiten hatten, Lilienthals Messdaten auf ihre eigenen Gleiter zu übertragen“, weiß Andreas Hempfer aus historischen Quellen. „Sie erkannten zudem, dass Lilienthal wegen mangelhafter Manövrierfähigkeit abgestürzt war.“ Auch deshalb erprobten die Wrights ihre Gleitflieger anfangs unbemannt – mit Modellen, deren Aerodynamik sie im selbst gebauten Windkanal optimierten.

Zur Höhensteuerung ersann das Brüderpaar aus Ohio ein vorn angebrachtes Höhenruder. Ergänzt wurde die Steuerung durch ein hinten montiertes vertikales Seitenruder, mit dem die Wrights erstmals eine koordinierte Kurve fliegen konnten.

Schließlich entwickelten die beiden einen 81 Kilogramm schweren, wassergekühlten Vierzylinder-Viertakt-Benzinmotor, den ihr Mitarbeiter Charlie Taylor zusammenbaute. Zum Ausgleich des Drehmoments operierten zwei gegenläufige Propeller hinter dem Piloten, der bäuchlings auf der unteren Tragfläche lag.

Ein Hüpfer, der die Welt bewegte

Den Jungfernflug ihres patentierten „Wright-Flyer“ starteten die Brüder in Kitty Hawk, einer Kleinstadt an der Atlantikküste von North Carolina. Am 17. Dezember 1903 schmissen Wilbur und Orville dort den zwölf PS starken Motor der kleinen Doppeldecker-Maschine an. Der vier Jahre jüngere Orville steuerte das Gerät über den örtlichen Sandstrand, hob ab, blieb zwölf Sekunden lang in der Luft und kam ganze 37 Meter weit: ein kleiner Hüpfer, aber ein riesiger Sprung für die Menschheit. Oder, wie Orville Wright später erklärte: das erste Mal, dass „eine Maschine mit einem Menschen sich durch ihre eigene Kraft in freiem Flug in die Luft erhoben hatte, in waagerechter Bahn vorwärts geflogen und schließlich gelandet war, ohne zum Wrack zu werden“. Noch am selben Tag glückte Bruder Wilbur ein 59 Sekunden währender Flug über eine Distanz von 260 Metern. //