Schwenkflügel

General Dynamics F-111 mit verschiedenen Flügelstellungen

Schwenkflügel sind Tragflächen eines Flugzeugs, deren Pfeilung und damit aerodynamisch wirksame Flügelfläche durch einen Schwenkmechanismus verändert werden kann.

Geschichte

Schwenkmechanismus einer MiG-23

Achse des Schwenkmechanismus eines Tornado

Oblique-Wing-Forschungsflugzeug NASA AD-1

Am 4. Juni 1942 wurde dem deutschen Aerodynamiker Albert Betz ein geheimgehaltenes Zusatzpatent (799/42) mit der Bezeichnung „Flugzeug mit Einrichtung zur Änderung der Flügelpfeilung“ erteilt, was als Geburtsstunde des Schwenkflügelkonzepts betrachtet werden darf. Als erstes Schwenkflügelflugzeug gilt heute der Prototyp der Messerschmitt P.1101, dessen Flügel am Boden in einem Bereich von 35°–45° verstellbar waren. Nachdem das Flugzeug gegen Ende des Zweiten Weltkriegs als Kriegsbeute in amerikanische Hände gefallen war, wurde auf dessen Basis die Bell X-5 entwickelt, die im Flug verstellbare Schwenkflügel besaß.

Funktion

Je nach Ausführung der Schwenkflügel werden entweder die gesamten Tragflächen oder nur Teile der Tragflächen geschwenkt. Der Luftwiderstand und der Auftrieb des Tragwerks können so an die jeweilige Fluggeschwindigkeit und Einsatzbedingungen angepasst werden. Bei Start und Landung oder niedriger Geschwindigkeit werden die Flächen auf geringe Pfeilung gestellt, wodurch trotz der geringen Geschwindigkeit ein hoher Auftrieb erzeugt wird. Start- und Landegeschwindigkeit können so verringert werden und auch die Manövrierfähigkeit im Langsamflug wird verbessert. Beim schnellen Flug wird die Pfeilung erhöht, was den Luftwiderstand des Flugzeugs reduziert und somit eine höhere Geschwindigkeit und – wegen des geringeren Treibstoffverbrauchs – größere Reichweite ermöglicht.

Die Pfeilung ist dabei nur der offensichtlichste Teil. Besonders wichtig ist aus aerodynamischer Sicht, dass sich durch das Schwenken der Tragflächen auch die Flügelstreckung und die Profiltiefe verändern lassen. Letzteres ergibt sich daraus, dass sich, bei gleichbleibender Dicke des Flügels, durch das Zurückschwenken die Profilsehne in Strömungsrichtung gesehen verlängert.

Eine besondere Form des Schwenkflügels stellt das sogenannte Schiebeflügel-Konzept (engl. „oblique wing“), das ebenfalls auf deutsche Entwürfe gegen Ende des Zweiten Weltkrieges zurückgeht, dar, bei dem eine durchgehende Tragfläche um einen zentralen Drehpunkt geschwenkt wird.

Schwenkrotor-Flugzeuge, die statt der Rotorgondeln die ganze Tragfläche nach oben schwenken können (z. B. die Hiller X-18), werden ebenfalls oft als Schwenkflügelflugzeuge bezeichnet. Die korrekte Bezeichnung hierfür ist aber Kippflügelflugzeug. Ebenfalls nicht zu verwechseln ist der Schwenkflügler mit dem Knickflügel („Möwenflügel“) sowie den faltbaren Tragflächen von Trägerflugzeugen, die deren platzsparende Unterbringung auf den Decks von Flugzeugträgern ermöglichen.

Vor- und Nachteile

Schwenkflügel bieten Vorteile, wenn hohe Anforderungen an Langsamflugverhalten, Startbahnlänge, Nutzlastkapazität sowie gleichzeitig an den Flug mit sehr hohen Geschwindigkeiten (Überschallfähigkeit, z. B. beim Eindringen in den gegnerischen Luftraum oder bei Abfangmanövern) in einer Flugzeugzelle vereint werden sollen. Nachteile entstehen gegenüber Festflügel-Konstruktionen durch erhöhtes Leergewicht und die Komplexität des Schwenkmechanismus.

Das Aufkommen von Relaxed-Stability-Kontrollsystemen in den 1970er Jahren merzte viele Nachteile von Festflügelsystemen aus. Seit der Tupolew Tu-160 (Erstflug 1981) wurde kein neues Schwenkflügelflugzeug mehr entwickelt. Allerdings ist bemerkenswert, dass das Nachfolgemodell des US-amerikanischen Marinekampfflugzeugs Grumman F-14 – die Boeing F/A-18E/F – wegen kleinerer Festflügel eine geringere Nutzlast bzw. Reichweite aufweist.

Alternative Lösungen

Bei der North American XB-70 wurden die Flügel – genau genommen: die Flügelenden – nicht horizontal, sondern vertikal geschwenkt. Ab ca. Mach 1,8 wurden beide Flügelenden bis maximal 65° nach unten geklappt.

Beim Oblique Wing wird ein durchgehender Flügel in Hochdecker-Konfiguration schräggestellt.

Flugzeuge mit Schwenkflügeln

Die Bezeichnungen von Experimentalflugzeugen, nicht in Serie gebauten Prototypen und nicht realisierten Projekten sind im Folgenden kursiv gesetzt.

Flugzeugtyp	Herkunftsland	Erstflug	Verwendungszweck	Dienstzeit	Stückzahl	Bemerkungen	Bild
Messerschmitt P.1101	Deutsches Reich NS Deutsches Reich	—	Experimentalflugzeug	—	1	Bau April 1945 kurz vor Fertigstellung eingestellt
Bell X-5	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1951	Experimentalflugzeug	—	2	Testprogramm 1955 beendet
Grumman XF10F Jaguar	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1952	Trägergestütztes Jagdflugzeug	—	1	Erprobung 1953 abgebrochen, Bestellung storniert
General Dynamics F-111 Aardvark	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1964	Jagdbomber und strategischer Bomber	1967–2010	563
Suchoi Su-17, Su-20, Su-22	Sowjetunion Sowjetunion	1966	Jagdbomber	1971–heute	1217 / 140 / 1020	Su-20 und Su-22 Exportvarianten
Mikojan-Gurewitsch MiG-23	Sowjetunion Sowjetunion	1967	Mehrzweckkampfflugzeug	1969–heute	5047	Varianten als Abfangjäger (M) und Jagdbomber (B)
Dassault Mirage G und G8	Frankreich Frankreich	1967	Mehrzweckkampfflugzeug	—	1 / 2	Entwicklung 1973 eingestellt
Tupolew Tu-22M	Sowjetunion Sowjetunion / Russland Russland	1969	Mittelstreckenbomber	1976–heute	497
Boeing 2707	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	—	Überschall-Verkehrsflugzeug	—	—	Projekt, Schwenkflügel im ursprünglichen Entwurf vorgesehen
Suchoi Su-24	Sowjetunion Sowjetunion	1970	Taktischer Bomber	1975–heute	ca. 1400
Grumman F-14 Tomcat	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1970	Trägergestützter Luftüberlegenheitsjäger	1972–2026 (?)	712
Mikojan-Gurewitsch MiG-27	Sowjetunion Sowjetunion	1972	Jagdbomber	1975–2023	1075	für Tiefangriffe optimierte Variante der MiG-23, Stückzahl einschl. indischer Lizenzproduktion als Bahadur
Panavia Tornado	Deutschland Deutschland Vereinigtes Konigreich Vereinigtes Königreich Italien Italien	1974	Mehrzweckkampfflugzeug	1979–heute	992	Varianten als Jagdbomber (IDS), Abfangjäger (ADV) und elektronisches Kampfflugzeug (ECR)
Rockwell B-1A	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1974	Strategischer Bomber	—	4	zur Serienreife entwickelt, nicht beschafft
General Dynamics-Grumman EF-111 Raven	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1977	Elektronisches Kampfflugzeug	1983–1998	42	Umbau aus F-111A
Tupolew Tu-160	Sowjetunion Sowjetunion / Russland Russland	1981	Strategischer Bomber	1987–heute	36
Rockwell B-1B Lancer	Vereinigte Staaten Vereinigte Staaten	1984	Strategischer Bomber	1986–heute	100	überarbeitete tiefflugtaugliche B-1
Tupolew Tu-160M2	Russland Russland	2022	Strategischer Bomber	2024–heute	einige wenige

Weblinks

Commons: Schwenkflügel – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Literatur

• Heiko Thiesler: Schwenkflügelflugzeuge. Motorbuch Verlag, Stuttgart 2022, ISBN 978-3-613-04504-0.
• Die Pfeilflügelentwicklung in Deutschland bis 1945. In: Hans-Ulrich Meier (Hrsg.): Die Pfeilflügelentwicklung in Deutschland bis 1945. Bernard & Graefe Verlag, Bonn 2006, ISBN 3-7637-6130-6.