Trotz einiger starker Konkurrenten komme ich immer wieder auf den Mustang zurück.
Der Mustang ist der James Stewart unter den Flugzeugen. Beide sind solide Leistungsträger mit schneidigem Aussehen, und nur wenige haben einen negativen Kommentar zu einem von ihnen. Die anmutigen Kurven des Mustang ziehen einen in ihren Bann. Die Leistung und die technischen Details sind es, die mich immer wieder zurückkommen lassen.
Er ist das Beste aus beiden Welten: ein atemberaubendes Kunstwerk und ein technisches Wunderwerk. Während der künstlerische Anspruch unbestreitbar ist, sollten wir den technischen Anspruch etwas näher beleuchten.
10: Der Flügel ist das Wichtigste
Da die Mustang in der Mitte des Krieges entwickelt wurde, war sie das erste Flugzeug, das die neue aerodynamische Theorie der "laminaren Strömung" umsetzte.
Dieser Effekt, der im Gegensatz zur turbulenten Strömung steht, ist ein schwer fassbarer Zustand, der mit der richtigen Flügelform und viel Liebe zum Detail möglich ist. Alle Flügel haben an ihren Vorderkanten (der Vorderseite des Flügels) eine geringe Menge an laminarer Strömung. Eine laminare Strömung dehnt diesen Bereich auf einen Großteil der Flügeloberfläche aus und kann den Luftwiderstand des Flügels um unglaubliche 25-50% reduzieren.
Leider hält die praktische Anwendung in der Regel nicht, was die Theorie verspricht. Herstellungsfehler, Gefechtsschäden und Insektenreste verändern die Oberfläche eines Flügels, und die Vorteile der laminaren Strömung schwinden, wenn die Form nicht makellos ist.
10: Der Flügel ist das Wichtigste
Wie es der Zufall will, ist die Formgebung eines Flügels mit laminarer Strömung (der Querschnitt des Flügels) auch sehr gut für einen geringen Luftwiderstand bei hohen Geschwindigkeiten geeignet. Die Luftströmung über einem Flügel beschleunigt sogar schneller als die Fluggeschwindigkeit des Flugzeugs.
Wenn die Geschwindigkeit des Flugzeugs hoch genug ist, übersteigt diese lokale Flügelströmung die Schallgeschwindigkeit. Wenn dies geschieht, steigt der Luftwiderstand sehr schnell auf ein sehr hohes Niveau. Um weiter zu beschleunigen, brauchen Sie viel mehr Motorleistung.
Die Formgebung des Mustang-Flügels verringerte diese Strömungsbeschleunigung und ermöglichte es ihr, etwas schneller zu fliegen, bevor der Luftwiderstand dramatisch anstieg. In moderner Terminologie ausgedrückt, hatte die Mustang einen großen transsonischen Flügel. Dieser Effekt war in den frühen 1940er Jahren noch nicht vollständig verstanden, aber die Wissenschaft zog schnell nach.
9: Geringer Widerstand
Neben dem großartigen Flügeldesign hatte die Mustang auch einen bemerkenswert niedrigen Gesamtwiderstand. Die Leistung des Flugzeugs ist die Summe vieler kleiner Dinge und einer großen Liebe zum Detail. Ein genauer Blick auf die Mustang zeigt ihre bemerkenswerte Sauberkeit. Es gibt praktisch keine Beulen, Ausbuchtungen oder Einlasshutzen an der gesamten Maschine.
Die meisten anderen Flugzeuge dieser Ära haben eine Vielzahl von diesen, um verschiedene Kühl- oder Systemdetails anzusprechen.
Das Fahrwerk ist ein hervorragendes Beispiel. Das Hauptfahrwerk ist vollständig von Fahrwerksklappen umgeben, die gut passen. Das Spornrad ist auch einziehbar, im Gegensatz zu den meisten Flugzeugen dieser Ära.
9: Geringer Widerstand
In vielen Quellen ist die Rede davon, dass das Bauchkühlersystem Schub erzeugt, indem es dem Luftstrom Wärmeenergie zuführt. Die Testdaten zeigen, dass nur sehr wenig positiver Schub erzeugt wird. Unter den meisten Hochgeschwindigkeitsbedingungen erzeugt das System jedoch keinen Nettowiderstand.
Dieser Effekt ist wichtig, da der Kühlwiderstand bei hoher Leistung recht groß sein kann. Ein letztes Detail, das zu geringem Luftwiderstand und erhöhtem Schub führt, ist die optimale Formgebung der Triebwerksabgaskamine, so dass der Abluftstrom einen positiven Netto-Schub erzeugt.
Testdaten zeigen, dass dieser Effekt bei hoher Reisegeschwindigkeit den Netto-Schub um 20 % oder mehr erhöht. Geringer Luftwiderstand bedeutet nicht nur, schnell zu fliegen. Bei jeder Geschwindigkeit bedeutet ein geringerer Luftwiderstand eine geringere Triebwerksleistung und einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Dadurch erhöht sich die Reichweite des Flugzeugs, worauf wir als Nächstes eingehen werden.
8: Geht über die Distanz
Die meisten Jagdflugzeuge vor der Mustang waren nicht für große Reichweiten ausgelegt. Zu Beginn des Krieges wurden die Jäger hauptsächlich als Abfangjäger eingesetzt, und die Luftkämpfe fanden in der Nähe des Heimatflugplatzes des Jägers statt. Eine Ausnahme bildeten die Jagdflugzeuge, die als Bodenangreifer oder für andere Aufgaben wie die Fotoaufklärung eingesetzt wurden.
Dies war die ursprüngliche Aufgabe der Mustang, und daher wurde das Flugzeug für eine größere Reichweite konzipiert. Als die Mustang 1943 in Dienst gestellt wurde, verfolgte die US Army Air Force eine Strategie der Bombardierung bei Tageslicht und erlitt oft horrend hohe Verluste durch feindliche Jäger.
8: Geht über die Distanz
Die USAAF setzte die Mustang als Langstrecken-Bomberbegleiter ein. Der geringe Luftwiderstand der Mustang ermöglichte es ihr, mit einem geringeren Treibstoffverbrauch als andere zeitgenössische Jagdflugzeuge zu fliegen und so mit demselben Treibstoff noch weiter zu kommen. Die Reichweite wurde durch einen zusätzlichen Rumpftank und Abwurftanks an den Flügeln (siehe Bild) weiter erhöht. All dies verschaffte der Mustang eine ausreichende Reichweite, um Bomber überall in Deutschland und sogar in Osteuropa zu eskortieren.
Mehrere andere Langstreckenjäger wie die P-38 und die P-47 kamen an diese Fähigkeit heran. Obwohl die Mustang im Vergleich zu einigen leichteren Jägern, wie der Spitfire und der Bf 109, weniger wendig war, war sie der P-38 und der P-47, die größer und schwerer waren, überlegen. Die Mustang hatte das richtige Gleichgewicht.
7: Erstaunliche Entwicklungsgeschichte
Die Mustang hat eine großartige Entstehungsgeschichte. Vor dem Zweiten Weltkrieg hatte North American Aviation - mehrheitlich im Besitz von General Motors - eine Familie erfolgreicher Trainingsflugzeuge entwickelt. Das Unternehmen wollte unbedingt in das lukrative Geschäft mit Jagdflugzeugen einsteigen.
Bei Ausbruch des Krieges verfügte das Unternehmen über die ersten Konzepte für ein Jagdflugzeug, in das viele der neuesten Überlegungen zur Optimierung von Jagdflugzeugen eingeflossen waren, darunter auch das radikale neue Flügelkonzept.
Anfang 1940, als der Krieg immer heißer wurde, wollten die Briten dringend mehr Jagdflugzeuge und baten North American, die P-40 in Lizenz zu bauen. North American sah darin die Chance, ihr ursprüngliches Jagdflugzeugdesign zu vollenden und sofort einen Kunden zu haben.
7: Erstaunliche Entwicklungsgeschichte
Die Briten ließen sich auf das Angebot ein, und das Wunder geschah. Es gibt drei gemeinsame Zutaten für ein erfolgreiches Schnellentwicklungsprogramm für Flugzeuge: ein Team mit dem richtigen Fachwissen, die notwendigen Finanzmittel und Werkzeuge sowie eine anspruchsvolle, aber realistische Frist. Das nordamerikanische Team verfügte über alle drei Zutaten, und so konnte es losgehen.
Auf der Grundlage der vorangegangenen Forschungs- und Konstruktionsarbeit des Teams konnte North American den Flugzeugprototyp in einer beispiellosen Zeitspanne von dreieinhalb Monaten fertig stellen, und einige Monate später flog er bereits. Das Team war in der Lage, die Fehler auszumerzen und lieferte das erste Flugzeug im Oktober 1941 an die Briten aus, etwa 18 Monate nach Vertragsunterzeichnung.
6: Der Merlin
Der Mustang und der Merlin sind wie geschaffen für den Himmel. Der Rolls-Royce V12 Merlin mit 27 Litern Hubraum ist ein Motor, der von allen geliebt wird, und das aus gutem Grund. Als der Mustang in Dienst gestellt wurde, waren alle von seiner soliden Leistung beeindruckt, insbesondere in niedrigen Höhen. Der ursprüngliche Allison-Motor verfügte jedoch über einen einstufigen Kompressor, dessen Leistung oberhalb von 4500 Metern schnell abfiel.
Das zuletzt verbesserte Merlin-Triebwerk verfügte über einen zweistufigen Kompressor, der die Gänge schalten konnte und auch in größeren Höhen noch hohe Leistungen erbrachte.
6: Der Merlin
Sowohl die Briten als auch die Amerikaner begannen darüber zu spekulieren, was das Flugzeug mit dem Merlin-Motor leisten könnte, und Teams in beiden Ländern begannen mit Projekten zur Nachrüstung einer Mustang mit dem Motor. Die Briten hatten einen leichten Vorsprung, und ihr Prototyp flog im Oktober 1942 einen Monat vor den Amerikanern.
Beide Teams erkannten schnell, dass es sich um die richtige Kombination handelte, mit einer Höhenleistung, die jedes andere Jagdflugzeug der damaligen Zeit übertraf. Die überwiegende Mehrheit der gebauten Mustangs wurde mit dem Merlin-Triebwerk ausgestattet, und ihr erstaunlicher Erfolg als Höhenbomber-Begleitflugzeug ist auf diese Motorenkombination zurückzuführen.
Das Merlin-Triebwerk war natürlich auch für den Erfolg des Jagdflugzeugs Spitfire, der zweimotorigen Mosquito und des schweren Bombers Lancaster von zentraler Bedeutung. Die meisten der in der Mustang verwendeten Merlins wurden vom Autogiganten Packard in Detroit in Lizenz hergestellt.
5: Allison
Ich weiß nicht, was der beste Vergleich für den Allison V-1710 V12-Motor ist, aber vielleicht Aschenputtel? Er steht sicherlich im Schatten seiner aufgeladenen Stiefschwester, dem Merlin. Die Basismotoren sind bemerkenswert ähnlich, wobei der spätere Merlin-Kompressor der Hauptunterschied ist. Und der Merlin verfügte über eine erstklassige Kompressorkonstruktion, die dem Allison fehlte. Die Vorteile des Merlin-Kompressors kommen jedoch am besten in größeren Höhen zur Geltung.
Für alle Einsätze, bei denen eine geringe Flughöhe erforderlich war, war der Allison ein würdiger Konkurrent. In niedrigeren Höhen war der Allison sogar leicht überlegen, was auf die Druckabbildung des Kompressors zurückzuführen war. Für Einsätze wie Bodenangriffe war der Allison ein nahezu perfekter Motor, und das Flugzeug funktionierte in dieser Rolle außerordentlich gut.
5: Allison
Die von General Motors gebaute Allison wird wahrscheinlich nicht richtig gewürdigt, weil die P-47 kurz nach der Mustang in Dienst gestellt wurde und mit ihrer stärkeren Bewaffnung ein noch besseres Bodenangriffsflugzeug war. (Die P-47 war auch ein effektives Höhenflugzeug mit ihrer einzigartigen Motor-/Turboladerinstallation).
Aufgrund des dringenden Bedarfs an Langstrecken- und Höhenjägern wurde der größte Teil der Mustang-Produktion auf das Modell mit Merlin-Antrieb umgestellt, das die Mustang mit Allison-Antrieb schnell in den Schatten stellte. Und das ist eine Schande. Ich bin ein Fan beider Flugzeuge, aus unterschiedlichen Gründen, und ich wünschte, die Allison würde ein wenig mehr Beachtung finden.
4: Blasenhaube
Die Mustang war eines der ersten Flugzeuge, das mit einer vollständig durchsichtigen Kabinenhaube ausgestattet war. Diese Innovation wurde in der Mitte des Krieges Wirklichkeit, als die Wissenschaft der Kunststoffmaterialien ausgereift war. Eine der ersten Ausprägungen dieser Technologie, die bei der Spitfire zum Einsatz kam, wurde "Malcolm-Haube" genannt.
Dabei handelte es sich um eine Hybridlösung, bei der der mittlere Teil der Kabinenhaube durch eine leicht gewölbte Plexiglashaube ersetzt wurde, die keine Hindernisse aufwies. Dies ermöglichte eine bessere Sicht sowohl seitlich als auch vertikal. Da die Grundstruktur des Flugzeugs jedoch nicht verändert wurde, litt die Sicht nach hinten weiterhin. Diese Malcolm-Haube wurde bald nach der Spitfire bei den Mustangs der Modelle B und C nachgerüstet.
4: Blasenhaube
Beide Flugzeuge durchliefen einen rasanten Evolutionszyklus, und die nächste Version jedes Flugzeugs (die Spitfire Mk VIII und die P-51D) führte diese Idee noch einen Schritt weiter. In beiden Fällen wurde die Kabinenhaube vergrößert und der hintere Rumpf abgesenkt, um eine ungehinderte Sicht in fast alle Richtungen zu ermöglichen. Diese Idee hat den Luftwiderstand des Flugzeugs leicht erhöht. Aber das ist ein geringer Preis für eine bessere Übersicht des Piloten.
Diese Haubenkonstruktion wurde zur Norm für fast alle nachfolgenden Jagdflugzeuge und ist auch heute noch der Standard. Die saubere Kabinenhaube trug stark zum "modernen" Aussehen der P-51D bei, verglichen mit dem Razorback-Rumpf und der verglasten Kabinenhaube früherer Jagdflugzeuge.
3. Leicht zu bauen
Oft sind technische Wunderwerke das Äquivalent einer Schweizer Uhr. Sie mögen extrem leistungsfähig sein, aber sie verlieren dabei ihre praktische Anwendbarkeit. Sie sind entweder unerschwinglich teuer, schwer zu warten oder sie gehen Kompromisse bei der Nutzbarkeit ein, um ihre primäre Leistungskennzahl zu maximieren.
Ein Beispiel für diese Art von Konstruktionsphilosophie wäre ein Rennwagen. Sie werden in der Regel in kleinen Stückzahlen von Hand gebaut, sollen nur wenige Rennen überstehen und werden fachmännisch gewartet, oft von ihren Schöpfern. Der Mustang ist das Gegenteil davon.
FOTO: Die Fabrik von North American Aviation in Inglewood, Kalifornien, im Jahr 1942
3: Einfach zu bauen
Wie es der Einfluss des größten Automobilherstellers der Welt erwarten lässt, war die P-51 von Anfang an auf eine rentable Massenproduktion und betriebliche Effizienz ausgelegt. Ein Beispiel für diese Philosophie sind der Flügel und das Leitwerk. Obwohl die Mustang wohl die leistungsfähigste Tragfläche des Krieges hatte, war sie auch eine der einfachsten. Er hatte eine trapezförmige Grundform mit geraden Vorder- und Hinterkanten.
Dies ist nicht nur einfach und kostengünstig zu bauen, sondern trägt auch zu der höheren Fertigungsgenauigkeit bei, die für die aerodynamische Effizienz erforderlich ist. Gerade Linien sind beim Bau von Werkzeugen leichter auszurichten, insbesondere in den 1940er Jahren, als es noch keine modernen Laserprojektions- und Messwerkzeuge gab. General Motors verkaufte North American im Jahr 1948; nach verschiedenen Fusionen ist das Unternehmen heute Teil von Boeing.
FOTO: Zusammenbau des Fahrwerks der P-51 im Werk von North American Aviation in Inglewood, Kalifornien, 1942
2: Fahrwerk
Bei den Jägern dieser Ära gab es verschiedene Arten von Hauptfahrwerken. Bei den meisten handelte es sich um konventionelle Heckspornflugzeuge, mit einigen wenigen Ausnahmen wie der P-38 und der P-39. Der Hauptunterschied zwischen den Spornradflugzeugen besteht in der Richtung, in der das Fahrwerk eingezogen wird: nach innen, nach außen oder nach hinten. Jede Anordnung hat Vor- und Nachteile.
Das Fahrwerk erzeugt hohe Lasten, und das Einziehfahrwerk ist innen am Flügel angebracht, wo es stärker ist. Dies ermöglicht Gewichtseinsparungen und wurde bei der Spitfire und der Me-109 verwendet. Diese Anordnung birgt jedoch auch einen Kompromiss: Die Fahrwerksbreite wird dadurch etwas schmaler, was zu Stabilitätsproblemen bei der Landung führen kann.
2: Fahrwerk
Die Mustang hatte ein nach innen gezogenes Fahrwerk, das einen breiteren Fahrwerksstand ermöglichte. Wenn ein Pilot mit einem niedrigen Flügel landet, kann ein breiteres Fahrwerk den Rollwinkel beim Aufsetzen besser korrigieren, ohne dass das Flugzeug überdreht. Außerdem ermöglicht ein breiteres Fahrwerk höhere Drehkräfte am Boden, bevor das Flugzeug auf dem äußeren Fahrwerk schwenkt und eine Flügelspitze mitschleift.
Die Piloten der Spitfire kamen in der Regel gut mit der Fahrwerksanordnung zurecht, was wahrscheinlich auf eine bessere Ausbildung zurückzuführen war. Dennoch gingen mehr als 10 % aller Bf 109 bei Lande- und Startunfällen verloren. Dieses Fahrwerk hat wahrscheinlich einen starken Einfluss auf diese Statistik.
1: Konischer Lofting
Dies ist vielleicht das obskurste Detail, das zur Größe der Mustang beiträgt. Als Flugzeugkonstrukteur ist es jedoch eines meiner Lieblingsdetails. Die Mustang war eines der ersten Flugzeuge, bei denen ein geometrisches Konstruktionsverfahren zum Einsatz kam, das als "Konischer Lofting" bezeichnet wird. Bevor wir darauf eingehen, warum das wichtig ist, sollten wir mit einigen Definitionen beginnen. "Lofting" ist der Prozess, bei dem die äußere Form des Flugzeugs entsteht, und der "Loft" bezieht sich auf diese endgültige Form.
Der Begriff "Loft" stammt aus dem Schiffbau, wo die Formen der Schiffsrümpfe (oft in Originalgröße) in einem Loft über der Werft entworfen wurden. Die frühe Flugzeugentwicklung hat vieles aus dem Schiffbau übernommen, so auch diesen Begriff. Im modernen Sprachgebrauch steht der Loft für die Gesamtheit der Außenflächen eines Flugzeugs.
1: Konischer Lofting
"Konisch" bezieht sich auf eine Art von mathematisch definierter Kurve. Eine konische Kurve wird erzeugt, indem eine Ebene durch einen Kegel geschnitten wird, daher der Name. Ein Kreis und eine Ellipse sind unter anderem beides konische Kurven. Der Vorteil einer konischen Kurve besteht darin, dass sie mit hoher mathematischer Präzision beschrieben werden kann und garantiert eine glatte Kurve ohne Umkehrung der Krümmung ist (vorausgesetzt, sie ist gemäß der Definition aufgebaut).
Diese Art des Lofting bietet zwei miteinander verbundene Vorteile. Erstens entstehen sehr glatte und kontinuierliche Flugzeugoberflächen, die einen geringen Luftwiderstand aufweisen. Zweitens sehen diese Flächen für das Auge sehr ansprechend aus. Wenn Sie sich den Rumpf einer Mustang genau ansehen, können Sie dies erkennen.
Die vordere Motorhaube ist sowohl im Querschnitt als auch in der Art und Weise, wie die Formen vom Spinner zur Kabinenhaube fließen, außergewöhnlich gut gestaltet. Der hintere Rumpf zwischen Kabinenhaube und Heck ist ähnlich.
Das konische Lofting ist in der Praxis eine Kleinigkeit, aber es ist ein weiteres Merkmal, das den Mustang auf ein anderes Niveau hebt. Eine Fußnote: Moderne Lofts werden mit Hilfe von CAD-Programmen ("Computer Aided Design") erstellt, und das konische Lofting ist eine von mehreren Techniken, die auch heute noch eingesetzt werden.
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