Doppeldecker

Auto, Rad & Mobilität Luft- & Raumfahrt
#1

Hallo,

in den Anfängen der Luftfahrt wurden vielfach Doppeldecker konstruiert. Die berühmte Fokker DR1 wies ja bekanntlich sogar 3 Tragflächen auf. Im Laufe der Zeit verschwanden diese Konstruktionen, und seit den 30er Jahren wurden fast nur noch Flugzeuge mit einer Tragfläche entworfen.

Meines Wissens werden Doppeldecker heute noch für Kunstflugeinsätze entwickelt und geflogen, was auf eine größere Wendigkeit gegenüber Eindeckern hindeutet. Auch die Fokker DR1 soll eine ausgezeichnete Wendigkeit besessen haben. Dennoch müssen Doppeldecker konstruktive Nachteile aufweisen, die die Vorteile des grösseren Auftriebs und der Wendigkeit überwiegen - sonst würden zumindest einige der heutigen zivilen und militärischen Jets zwei Tragflächen aufweisen.

Was sind eigentlich genau die Gründe, warum Doppeldecker (fast) verschwanden?

#2

Hi Michael,

die Motoren waren damals sehr schwer und sehr schwach, deshalb brauchten die Flugzeuge viel Fläche, um genug Auftrieb zu erzeugen. Dabei flogen sie mit Geschwindigkeiten knapp vor dem Abschmieren. Der Luftwiderstand wächst nicht linear mit der Geschwindigkeit, sondern eher quadratisch - je schneller die Kisten flogen, desto mehr wirkte sich das Tragwerk als Hemmschuh aus. Deshalb fielen erst das dritte und dann das zweite Flügelpaar der Evolution zum Opfer.

Werden tatsächlich heute noch Doppeldecker entwickelt? Bei der letzten Kunstflugvorführung, die ich gesehen habe, hatte ich den Eindruck, die Flügel wären nur noch Verzierung - eine Wahnssinnsmaschine, eine Kanzel, links und rechts quadratische Stummelchen, das war alles.

Gruß Ralf

#3

Hi drambeltier,

die Motoren waren damals sehr schwer und sehr schwach, deshalb
brauchten die Flugzeuge viel Fläche, um genug Auftrieb zu
erzeugen. Dabei flogen sie mit Geschwindigkeiten knapp vor dem
Abschmieren. Der Luftwiderstand wächst nicht linear mit der
Geschwindigkeit, sondern eher quadratisch - je schneller die
Kisten flogen, desto mehr wirkte sich das Tragwerk als
Hemmschuh aus. Deshalb fielen erst das dritte und dann das
zweite Flügelpaar der Evolution zum Opfer.

Das leuchtet mir nicht so ganz ein, denn wenn ein Tragflächen"stockwerk" weggelassen wird, muß die verbleibende Tragfläche vergrößert und aus mechanischen Gründen verdickt werden, so daß grob betrachtet der Luftwiderstand gleich bleibt.
Mir scheint eher, der konstruktive Aufwand um zwei oder mehr Tragflächenpaare an den Rumpf zu bauen ist vor allem bei wachsender Flugzeuggröße zu hoch.
Für Kunstflieger können dagegen mehrere kurze Tragflächenstummel günstiger sein, damit ein kleines, leichtes Flugzeug innerhalb kurzer Distanz (für die Zuschauer) seine hübschen Kapriolen drehen kann, ohne daß lange Tragflächenenden bei der Fliehkraft wegbrechen oder?!
gruß qilo-bit

#4

Hi qilo-bit,

wenn ein Tragflächen"stockwerk" weggelassen wird, muß die verbleibende
Tragfläche vergrößert und aus mechanischen Gründen verdickt werden,
so daß grob betrachtet der Luftwiderstand gleich bleibt.

weil die Motoren leichter und leistungsfähiger wurden, war weniger Fläche nötig. Ich habe keine Formeln parat, aber ich vermute, dass bei doppelter Geschwindigkeit weniger als die halbe Fläche benötigt wird.

Gruß Ralf

#5

in den Anfängen der Luftfahrt wurden vielfach Doppeldecker
konstruiert. Die berühmte Fokker DR1 wies ja bekanntlich sogar
3 Tragflächen auf. Im Laufe der Zeit verschwanden diese
Konstruktionen, und seit den 30er Jahren wurden fast nur noch
Flugzeuge mit einer Tragfläche entworfen.

Das liegt daran, dass verspannte Doppeldecker sehr viel Widerstand erzeugen, so dass damit keine grossen Geschwindigkeiten erreicht werden konnten.
So waere es noetig gewesen eine sehr grosse Spannweite zu haben um mit einem Eindecker den gleichen Auftrieb zu haben wie mit einem Doppeldecker.
Das war aber meistens konstruktiv nicht moeglich.

Meines Wissens werden Doppeldecker heute noch für
Kunstflugeinsätze entwickelt und geflogen, was auf eine
größere Wendigkeit gegenüber Eindeckern hindeutet. Auch die
Fokker DR1 soll eine ausgezeichnete Wendigkeit besessen haben.
Dennoch müssen Doppeldecker konstruktive Nachteile aufweisen,
die die Vorteile des grösseren Auftriebs und der Wendigkeit
überwiegen - sonst würden zumindest einige der heutigen
zivilen und militärischen Jets zwei Tragflächen aufweisen.

Kunstflugdoppeldecker sind im Prinzip aus den 50ern (Pitts, Ultimate…) und werden heute nur noch fuer Liebhaber gepflegt und gebaut.
Moderne (Wettbewerbs)Kunstflugzeuge sind ausnahmslos Tief und Mitteldecker, siehe diverse Extras, Caps, die russischen Flieger…
Wendig werden Flugzeuge nicht durch zwei Fluegel, sondern durch kleine Spannweiten, grosse Querruder und kleine Massentraegheit.

Schoenen Gruss,

Christof

#6

Abschmieren. Der Luftwiderstand wächst nicht linear mit der
Geschwindigkeit, sondern eher quadratisch

Exakt quadratisch.
Doppelte Geschwindigkeit bedeutet vierfachen Widerstand.

Wenn ich mal mehr Zeit hab kann ich mal die Formel reinstellen.

Schoenen Gruss,

Christof

#7

Aus aerodynamischer Sicht kommt noch bei einem Doppledecker negativ hinzu, daß er etwa den doppelten Interferenzwiderstand erzeugt (Doppelter-Flügel-Rumpf-Übergang) sowie auch einen höheren induzierten Widerstand hat.
Von der Statik her denke ich auch, daß es einfacher ist eine etwas größere Fläche zu bauen, an Stelle von 2 kleineren.

Gruß,

Nabla

#8

Hallo Michael,

Doppeldecker sind zunächst die simpelste Lösung des konstruktiven Problems gewesen, einen ausreichend biege- und torsionsfesten Tragflügel herzustellen. Ein Doppeldecker mit seinen Flügelholmen, starren Streben (die sog. Stiele) und Zugdrähten zwischen den beiden Tragflächen ist im Prinzip eine Fachwerkkonstruktion ähnlich wie das Stabwerk des Gitterrohrrahmens eines Baukranes, die robust und mit geringem konstruktiven Aufwand die relevanten Luftkräfte auf den Flügel, nämlich den Auftrieb und auch ein auf den Flügel wirkendes Torsionsmoment um die Flügellängsachse auf die Flugzeugzelle überträgt. Gerade die Torsionssteifigkeit stellt hohe Anforderungen an eine
Tragflächenkonstruktion.

Mit Verfeinerung der Material- und Fertigungstechnik wurden dann die Doppeldecker durch Eindecker mit Streben und schliesslich durch freitragende Eindecker abgelöst. Wie hier bereits mehrfach erwähnt ist das bezüglich der aerodyamischen Güte die optimalste Lösung, nicht nur wegen der fehlenden Stiele und Drähte, die alle schädliche Widerstände erzeugen, sondern auch weil eine lange schlanke Tragfläche immer einen kleineren induzierten Widerstand erzeugt als mehrere kurze von in der Summe vergleichbarer Flügelfläche.

Wenn es um kostengünstige und robuste Flieger geht, gibt es diese Konstruktionsform aber noch heute. Die Sportflieger Cessna 152 und 172 z.B. sind abgestrebte Eindecker und viele Bausätze für Ultraleichtflugzeuge sind Doppeldeckerkonstruktionen (etwa http://www.ultraleicht-flugzeuge.de/index.html)

Viele Grüsse

Oliver

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#9

Zur Fliehkraft
Hi qilo-bit,

die Fliehkraft spielt hier nicht mit. Die Flügel sind so kurz, damit die Drehung um die Längsachse (Rolle genannt) möglichst schnell abläuft. Du hast sicher auch schon mal die Rolle aus Vierteln gesehen, bei der das Flugzeug jeweils um 90° rollt. Das geht nur dann so blitzartig, wenn die Flügel kurz sind - je länger der Hebel, desto größer wäre die Kraft, die die Drehung bremst. Und natürlich, weil die Steuerflächen fast so groß wie die Tragflächen sind.

Gruß

#10

Hast recht,
das mit der Fliehkraft war zu kurz gedacht.