Innovationen im Flugzeugbau

Die Forschung endet nie
Der dicke Flügel und der Junkers Flugzeugbau
Übersicht "Junkers-Forschung Dessau"
Übersicht "Junkers-Forschung Dessau"

Der in der zeitlichen Folge dritte große Technikbereich, dem sich Prof. Junkers widmete und mit dem er weltweit bekannt wurde, war der Flugzeugbau. Der Junkers-Flugzeugbau war vor allem durch drei Besonderheiten gekennzeichnet: Erstens durch die Ganzmetall-Bauweise, zweitens durch die freitragende Eindecker-Bauweise und drittens durch den sogenannten „dicken Flügel". Die Verwendung dieser Techniken in einem Flugzeug war die Grundlage für eine völlig neuartige Qualität einer ganzen Generation von Verkehrsflugzeugen und hatte einschneidenden Einfluss auf den Flugzeugbau in seiner Zeit. Im Zeitraum von 1915 bis zum Jahre 1932 entstanden in Dessau unter der Leitung von Hugo Junkers von der J 1 bis zum Schnellverkehrsflugzeug Ju 60 insgesamt 36 Flugzeugtypen, davon 11 für den Linienflugverkehr, beginnend mit der einmotorigen F 13 für vier Fluggäste, bis zu der viermotorigen G 38 für 30 Passagiere.

Alle Junkers Flugzeugtypen

Und wieder hatte alles mit einer einschneidenden Erfindung begonnen. Zu einer Zeit als die Aufmerksamkeit von Prof. Junkers in Aachen vollständig auf Forschungen an Ölmotoren gerichtet zu sein schien, lernte er in Prof. Hans Reißner einen Hochschullehrer-Kollegen kennen, der sich mit technischer und flugtechnischer Mechanik sowie mit der Aerodynamik beschäftigte.

Prof. Hans Reissner
Prof. Hans Reissner

Im Jahre 1907 vereinbarten Reißner und Junkers eine Partnerschaft, die zum Ziel hatte, ein aus Frankreich bezogenes Voisin-Flugzeug nach Reißners Vorstellungen umzubauen und zum Fliegen zu bringen. Reißner beschaffte das Flugzeug, erstellte die Konstruktionspläne für den Umbau und leitete die Flugerprobung, während Junkers seine Kenntnisse in Fertigungstechnik und Materialkunde einbrachte, seine Werkstätten für den Umbau zur Verfügung stellte und den Umbau finanzierte.

Die Reißner-Ente
Die Vorderansicht der Reißner-"Ente" mit ihren extrem dünnen Wellblechflügeln, die im Jahre 1912 erfolgreich ihren Erstflug absolvierte

Der Leitwerksträger war aus Stahlrohren zusammengeschweißt. Auch die Flügel sollten aus Metall hergestellt werden. Prof. Reißner hatte sich für aerodyna­misch leicht gewölbte dünne Wellblechflügel entschieden. Junkers ließ sie in seinem Dessauer Werk anfertigen und wählte dafür erstmals Aluminium als Werkstoff, in der Absicht, die Masse der Flügel möglichst gering zu halten. Die Reißner-Ente war das erste flugfähige Ganzmetallflugzeug.

Reissner-Ente
Die Reissner-Ente

In dieser Zeit, von den dünnen Tragflächen Reißners herausgefordert, beschäftigte sich Junkers nunmehr grundsätzlich mit den künftigen Aufgaben und Möglichkeiten des Flugwesens. Er erkannte, dass das Flugzeug als schnellstes  Transportmittel zwischen zwei Orten mehr zu leisten vermag, als lediglich fliegerischen Vorführungen oder Rekordjagden zu dienen. Denn genau das war der Verwendungszweck der sogenannten „fliegenden Kisten" vor dem ersten Weltkrieg. Deren Beschaffenheit war noch ausnahmslos von dem Grundsatz diktiert, ein Flugzeug müsse einen starken Motor haben, aber möglichst leicht sein. Deshalb herrschte auch überall die Leisten-Bespannstoff-Spanndrähte-Bauweise vor.

Junkers wandte sich von dem, was üblich war ab und stellte vergleichende aerodynamische Studien an. Dabei fand er einen überaus wichtigen theoretischen Ansatz für die flugtechnische Praxis. Er lautete: Der Kernpunkt des Flugproblems liegt nicht auf dem Gebiete des Gewichtes sondern dem der Strömungstechnik. Das Gewicht wird ja durch den Motor nicht direkt gehoben, sondern durch die Vermittlung der Flügel. Die Propellerschraube hat deren Widerstand zu überwinden; das Gewicht wird durch den Auftrieb getragen, das Maßgebende ist also das Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand.

Diese Einsicht war der Schlüssel für sein späteres erfolgreiches Wirken als Hersteller von Flugzeugen, denn sie erschloss ihm völlig neue Vorgaben für die Konstruktion und die Fertigung. Die Gestaltung des Flugzeugflügels rückte jetzt in den Vordergrund seines flugtechnischen Interesses. Die Problemlösung bestand darin, dem Flügel eine Form zu geben, der für ein optimales Verhältnis von Auftrieb zu Widerstand sorgte und es gleichzeitig ermöglichte, die den Luftwiderstand erzeugenden Lasten und Versteifungen in sein Inneres zu verlegen. Damit war die umwälzende Idee des dicken Flügels geboren.

Zeichnung zur Patentschrift vom 1. Februar 1910 für den dicken Flügel,
Zeichnung zur Patentschrift vom 1. Februar 1910 für den dicken Flügel,

Nun stellt sich die Frage, warum Junkers seine Entdeckung vom dicken Flügel nicht schon bei der Reißner Ente zum Einsatz brachte. Die Erklärung ist einfach: Junkers war nicht derjenige, der eine Idee hatte und dann drauflos baute. Es sollte noch 5 Jahre mit intensiver Forschung und Versuchen dauern, bis sich sein erstes Flugzeug mit dem dicken Flügel im Dezember 1915 in Döberitz in die Luft erhob. 
Es war die Junkers J 1, der weltweit erste flugfähige verspannungslose Ganzmetalleindecker. Er wies eine für das damalige flugtechnische Verständnis sehr elegante aerodynamische Form auf, war sehr schnell, blieb aber, weil aus Stahlrohren und Eisenblech gefertigt und damit schwer, ein Einzelexemplar.

Die Junkers J 1, der weltweit erste flugfähige verspannungslose Ganzmetalleindecker
Die Junkers J 1, der weltweit erste flugfähige verspannungslose Ganzmetalleindecker

In der Steigfähigkeit war die Ganzmetallflugzeugbauart von Junkers allerdings den damals üblichen holz- und stoffbespannten Mititärflugzeugen unterlegen.
Deshalb war der Beitrag von Junkers-Flugzeugen während des ersten Weltkrieges mit wenigen Prozent unbedeutend. Lediglich das Flugzeug J4 mit einer gepanzerten Wanne für Motor und Besatzung wurde in einer nennenswerten Anzahl, 190 Stück,  gebaut.

Die Junkers J 4 mit einer gepanzerten Wanne wurde im ersten Weltkrieg eingesetzt
Die Junkers J 4 mit einer gepanzerten Wanne wurde im ersten Weltkrieg eingesetzt
Der Durchbruch – Die Junkers F 13

Der Durchbruch gelang sogleich nach dem Ende des Krieges mit einem Ganzmetall-Verkehrsflugzeug, dem einmotorigen Tiefdecker F 13 für vier Passagiere und zwei Piloten.

Junkers-Ganzmetall-Verkehrsflugzeug Type F 13 der Junkers-Flugzeugwerk A.-G. - Tafel mit mehreren Ebenen zum Ausklappen.
Junkers-Ganzmetall-Verkehrsflugzeug Type F 13 der Junkers-Flugzeugwerk A.-G. - Tafel mit mehreren Ebenen zum Ausklappen.

Während andere deutsche Flugzeugbauer in den Kriegsjahren vollständig auf den militärischen Bedarf fixiert waren, hatte die im Jahre 1915 in Dessau gegründete „Forschungsanstalt Prof. Junkers" intensiv an den Untersuchungsreihen für den Ganzmetallflugzeugbau gearbeitet. Daher verfügte Dessau bei Kriegsende über einen weit fortgeschrittenen Forschungsvorlauf, der es ermöglichte, die Konstruktion und Fertigung unverzüglich auf die zivilen Bedürfnisse umzustellen und zum deutschen Marktführer des modernen Verkehrsflugzeugbaues zu werden.
Die F 13 war das erste Ganzmetall-Verkehrsflugzeug der Welt, der Urtyp aller Verkehrsflugzeuge und seine wesentlichen Konstruktionsmerkmale haben bis heute im Verkehrsflugzeugbau Gültigkeit. Die F 13 wurde 360 mal gebaut.

Die Junkers F 13 - Verkehrsflugzeug für vier Passagiere
Die Junkers F 13 - Verkehrsflugzeug für vier Passagiere

Die erste F 13 erhob sich am 25. Juni 1919 zum erfolgreichen Jungfernflug. Und am 13. September 1919 stieg sie mit acht Personen an Bord auf die Weltrekordhöhe von 6.750 Metern. Es war die erste Weltrekordleistung eines Junkers-Flugzeuges, der Dutzende weitere in den nächsten Jahren folgen sollten.

Junkers F 13 nach Höhenflugweltrekord über 6.750 Meter 25.6.1919
Albert Einstein 1925 auf der Tragfläche einer F 13 auf einem Flugplatz in Argentinien
Albert Einstein 1925 auf der Tragfläche einer F 13 auf einem Flugplatz in Argentinien

Einstein war in höchstem Maße fasziniert von einem Rundflug über Buenos Aires und lobte das Flugzeug als ein vollkommenes Meisterwerk moderner Technik.

Aber - wie schon beim Kalorimeter und beim Ölmotor - war das F 13-Verkehrsflugzeug nicht nur Endprodukt einer forschungsgestützten Entwicklung, sondern bereits wieder Ausgangspunkt für neue flugtechnische Innovationsprozesse. In den Jahren 1923/24 präsentierte die „Junkers Flugzeugwerke A. G." die beiden Versionen des dreimotorigen Verkehrsflugzeuges G 23 und G 24, im Jahre 1926 die ebenfalls dreimotorige G 31, im selben Jahr die vornehmlich für den Frachtflugverkehr konzipierten W 33 und W 34, schließlich im Jahre 1929 das damals weltweit größte viermotorige Großverkehrsflugzeug G 38. In den Jahren 1930 und 1931 folgten die einmotorige und die dreimotorige JU 52.

Die Junkers Ju 52/3m ist eines der bekanntesten Flugzeuge der Welt
Die Junkers Ju 52/3m ist eines der bekanntesten Flugzeuge der Welt
Bernd Junkers