Muscle Power Airplane

The Light Eagle på en testflyvning

En muskel power fly ( HPA eller MPA , fra engelsk menneske drevne fly eller mand drevne fly ) er et fly, der er drevet kun med hjælp af muskelkraft af den pilot ved hjælp af glidende egenskaber flyets struktur. Et passende muskelkraftfly skal kunne starte fra en plan bane uden ekstern hjælp og derefter flyve over en betydelig afstand.

Under den første officielt anerkendte flyvning af et muskeldrevet fly i 1961 var flyveafstanden 64 meter. Tekniske fremskridt førte til, at verdensrekorden i 1988 med Daedalus 88 kunne forbedres til 115 kilometer.

krav

I lang tid blev visionen om et muskelkraftfly ikke betragtet som gennemførlig. I sin bog De motu animalium , udgivet i 1680, beregnede den italienske lærde Giovanni Alfonso Borelli, at menneskelige muskler ikke har styrke nok til at flyve som en fugl. I 1873 erklærede Hermann von Helmholtz i et foredrag for det preussiske videnskabsakademi, at det "næppe blev betragtet som sandsynligt", at et menneske nogensinde kunne flyve som en fugl gennem sin egen muskelkraft alene, selvom han havde " mest dygtige vingelignende mekanisme "kunne bruge.

Fuglenes evne til at flyve blev muliggjort og optimeret gennem udviklingen af deres anatomi: De har blandt andet et let knoglet skelet og meget kraftige flyvemuskler. For mennesker er forholdet mellem muskler og kropsvægt meget mindre gunstigt. Når man flyver med et muskeldrevet fly, er flyets vægt en yderligere faktor. Jo mindre vægt, desto mindre kræves der for fremdrift for at holde flyet i luften. Et muskelkraftfly skal have den lavest mulige egenvægt, så kraft-til-vægt-forholdet sammen med piloten forbliver lavt. Dette mål kræver ekstremt let konstruktion . Funktionelle muskeldrevne fly blev muliggjort, for eksempel ved hjælp af lette, stabile film lavet af biaksialt orienteret polyesterfilm . Kulfiberforstærket plast bruges ofte til strukturelle elementer.

Den glider Forholdet bør være høj, der er: så meget dynamisk løft som muligt og samtidig så lidt luftmodstand som muligt . Dette kræver en stor vinge: på den ene side stiger elevatoren proportionalt med vingens areal, på den anden side skal flyet være i stand til at flyve med lav hastighed, så der mistes så lidt som muligt på grund af luftmodstand. Startende med en optimal profil af vingen, kan et stort område kun opnås med et stort vingefang . Selv om dette også betyder mere vægt, er tommelfingerreglen for et vingefang på op til omkring 35 meter: jo større vingespænd, desto mindre magt har piloten brug for. For kortdistanceflyvninger med højtydende flyvninger, hvor målet er høj hastighed, er fly med et mindre vingespænd egnet (verdensrekordflyet Musculair  2 havde et vingefang på kun 19,50 meter).

Piloten har brug for sine hænder til at styre flyet og genererer derfor kraften ligesom med en cykel med benene (pedaldrev). Et gear overfører kræfterne fra krumtappen til propellen , hvilket genererer fremdriften. Propellen kan fastgøres til agterenden (som Gossamer Albatross ) eller fronten (som Daedalus ) eller mellem piloten og agterenden (som Aerocycle ).

historie

Første forsøg

Zaschka muskelkraftfly , Berlin 1934
  • I 1934 erkendte chefingeniør Engelbert Zaschka fra Berlin, at et stort vingespænd var afgørende for en flyvning med muskelkraft. Derfor udstyrede han sin konstruktion med en 20 meter lang, smal vinge. Vingen var forsynet med en ledningsstøttet lodret kongepost (kravebjælke), et system, som senere blev brugt meget med succes i muskeldrevne fly. Rammen til Zaschka-muskelkraftflyet var lavet af stålrør, så det kunne accelereres jævnt til den nominelle lufthastighed af op til fire mand. Under flyforsøg den 11. juli 1934 var Engelbert Zaschka i stand til at opnå svæveflyvninger på 20 meter i Tempelhof uden hjælp udefra.
  • I 1933 byggede ingeniørerne Haeßler og Villinger , der på det tidspunkt var ansat hos Junkers Flugzeugwerke i Dessau, et fly med muskelstyring , HV-1 Mufli , som svæveflypiloten Karl Dünnebeil med i Frankfurt-Rebstock lufthavn den 30. august, 1935 en flyve rækkevidde på nåede 235 meter. Der blev gennemført 120 flyvninger, hvoraf den længste var 712 meter i 1937. Lanceringen fandt imidlertid sted med et stramt katapultkabel og blev derfor ikke udelukkende drevet af mennesker.
  • I 1936 foretog den tyske opfinder og designer Hans Seehase testflyvninger i et muskelkraftfly, han havde udviklet, med hvilket han foretog flyvninger på op til 90 meter - men han fik ikke nogen yderligere starttilladelse til steder med en solid overflade , da testene var ved at finde sted I begyndelsen af ​​krigen var militært uvigtige
  • I marts 1937 stod et hold af Enea Bossi, Vittorio Bonomi (bygmester) og Emilio Casco (pilot) over for en udfordring fra den italienske regering, en kilometer flyvning med deres Pedaliante. Flyet fløj tilsyneladende korte afstande helt under menneskelig magt, men afstandene var ikke signifikante nok til at vinde konkurrenceprisen. Derudover har der været meget kontrovers om, hvorvidt det nogensinde tog fart under pilotens pedalkraft alene, især da der ikke er nogen registrering af, at dette officielt blev observeret.

Kremer-prisen

I 1959 lancerede industrimand Henry Kremer Kremer-prisen: det første menneskedrevne fly, der flyvede med en otte-talskurs på to marker en halv mil fra hinanden, ville vinde prisen på £ 5.000. I 1973 øgede Kremer præmiepengene til 50.000 pund. Denne Kremer-pris blev vundet i 1977. Derefter finansierede Kremer yderligere priser for den første flyvning over Den Engelske Kanal og for hastighedsrekorder. Kremer Awards var et effektivt incitament til udvikling og forbedring af muskeldrevne fly.

Flyrejser og optegnelser

Den SUMPAC i Southampton Aviation Museum , England
Den Gossamer Albatross , der fløj over den engelske kanal i 1979
Den Musculair 2 i Flugwerft Schleissheim , 1985 verdensrekord for den højeste gennemsnitshastighed
Den Daedalus 88 har holdt verdensrekorder for den længste distance flyvning og den længste varighed flyvning siden 1988
  • Den 9. november 1961 gennemførte SUMPAC (Southampton University Man Powered Aircraft; vingefang 24,4 m, egenvægt 58 kg) den første officielt anerkendte flyvning af et fly, der kun drives af muskelkraft på Lasham Airfield i Hampshire . Piloten Derek Piggott tog afsted uden springstart på trods af den høje samlede vægt på 121,6 kg, fløj i en højde på næsten 2 meter og landede efter en flyafstand på 64 meter. I yderligere flyforsøg i de følgende uger nåede Piggott et flyvningsområde på op til 594 meter og mere end 4 meter i højden.
  • Den Hatfield Puffin (vingefang 26 m, køreklar vægt 54 kg) blev udviklet af en gruppe under ledelse af John Wimpenny og bygget af frivillige på Hatfield flyet fabrikken. Den 2. maj 1962 klatrede den 39-årige John Wimpenny på lunden efter at have cyklet hundrede meter. Han havde brug for cirka to minutter til flyafstanden på 900 meter. Denne verdensrekord blev først slået efter ti år.
  • Den 23. august 1977 vandt Gossamer Condor (vingespændvidde 29 m, tom vægt 32 kg) , bygget af et hold under Paul MacCready , Kremerprisen med Bryan Allen som pilot . Muskelkraftflyet opfyldte kravet om at flyve en udsat figur otte inden for otte minutter med to bunker 800 meter fra hinanden. Brugen af ​​en wafer-tynd Mylar- film og trykbestandige skum gjorde succesen mulig.
  • 12. juni 1979: Bryan Allen krydsede den engelske kanal med Gossamer Albatross (vingspænd 30 m, tom vægt 32 kg) og vandt den anden Kremer-pris. Med en totalvægt på 100 kg tilbagelagde han afstanden på 35,8 km mellem Folkestone og Cap Gris-Nez på 2:49 timer.
  • Muskelstyrkefly Pelargos , bygget i 1983 af Max Horlacher i Schweiz. Spændvidde 26 m, tom vægt 36 kg, flyafstand 800 m (flyvebanens længde). Model Pelargos III fra 1985: span 22 m, tom vægt 42 kg. Det græske navn Pelargos betyder "stork".
  • Den 1. oktober 1985 satte Günther Rochelt's Musculair 2 (vingefang 19,5 m, tom vægt 25 kg) en hastighedsrekord og vandt en Kremer-pris. Holger Rochelt, designerens søn, fløj 1,5 km på Schleissheim flyveplads i nærheden af ​​München med en gennemsnitshastighed på 44,26 km / t. Den tidligere model, Musculair 1 , havde allerede vundet to Kremer-priser.
  • 9. august 1988: Første flyvning af Velair af Peer Frank, bygget i Tyskland i 1987/88. Navnet Velair (=  Velo + Air ) betyder " luftcykel ". Første version: Velair 88 , vingefang 21,7 m, tom vægt 35 kg. Efter en renovering om vinteren 1988/89: Velair 89 , span 23,2 m, tomvægt 30,5 kg. Omkring 110 flyvninger var afsluttet i 1994.

Muskeldrevne ornitoptere

Ornitoptere er fly, der flyver med svingende vinger i klappende flyvning. Muskeldrevne ornitoptere har, når de tager afsted fra flyet, brug for start ved hjælp af et køretøj, som de er bundet til med et reb, og er derfor ikke muskeldrevne fly i snævrere forstand. Den svingende flyvebevægelse gør det vanskeligt at bestemme den afstand, over hvilken fuglen kan holde en bestemt højde, før den begynder at lande. De få modeller, der hidtil er bygget, har ikke nået en lang flyvetid.

  • Den 20. april 2006 blev en flyvning med et sådant fly officielt anerkendt for første gang. Den franske opfinder Yves Rousseau klarede en flyvning over 64 meter på sit 212. forsøg på at flyve, observeret af repræsentanter for Aero Club de France.
  • Den 2. august 2010 satte et hold fra University of Toronto Institute for Aerospace Studies den tidligere rekord med en ornitopter kaldet Snowbird (vingespændvidde 32 m, egenvægt 44,7 kg). Studenten Todd Reichert fløj 19,3 sekunder og 145 meter (gennemsnitshastighed 25,6 km / t) uden at miste højden efter at være trukket. Flyvningen blev overvåget af repræsentanter for FAI .

Muskelstyrkehelikopter

Muskelstyrkehelikoptere svarer hidtil ikke til konceptet med et muskelkraftfly, da de starter kort, men ikke kan flyttes på grund af deres enorme dimensioner. Den 10. september 1989 svævede den første muskeldrevne helikopter, Da Vinci III fra California Polytechnic State University , i 7,1 sekunder og nåede en højde på 8 inches. I det 21. århundrede blev der udviklet flere modeller, og der blev opnået en flyvetid på over et minut.

Se også

litteratur

  • Menneskedrevet flyvning kanalovergangen og fremtiden . I: Proceedings of the Third Man-powered Aircraft Group Symposium at the Royal Aeronautical Society . London den 6. februar 1979.
  • CN Adkins, RH Liebeck: Design af optimale propeller . I: AIAA Paper 83-0190 . Januar 1983.
  • J. Langford, M. Drela: MIT Monarch B . I: Journal of Human Power . Oktober 1984.
  • Ron Moulton: Man Kører på flyrejser Forskud . I: International flyvning . 16. marts 1985.
  • RSJ Palmer, K.Sherwin: Man-powered Flight in South East Asia . I: Rumfart . Marts 1986.
  • E. Schobel: Musculair 1 & 2 menneskedrevne fly og optimering deraf . I: menneskelig magt (Tech. Rep. IHPVA) . bånd 5 , nr. 2 , 1986.
  • J. McIntyre: Konstruktion af et menneskedrevet fly med kompositmaterialer . I: Human Powered Aircraft - The Way Ahead. Forhandlinger med den menneskedrevne luftfartøjsgruppe Halvdagskonference . The Royal Aeronautical Society, London 24. januar 1989.
  • J. McIntyre: Design og flyvetest af Airglow HPA . I: Teknologi til menneskedrevne fly. Forhandlinger med den menneskedrevne luftfartøjsgruppe Halvdagskonference . The Royal Aeronautical Society, London 30. januar 1991.
  • N. Weston: Nogle foreløbige resultater fra et program for flyforskning med et lavt Reynolds-antal fly . I: The Royal Aeronautical Society Symposium on Human-Powered Flight . Januar 1996.
  • Morton Grosser: Gossamer Odyssey: The Triumph of Human-powered Flight . Zenith Press, 2004, ISBN 0-7603-2051-9 .

Individuelle beviser

  1. ↑ Hermann von Helmholtz: Om en sætning vedrørende geometrisk lignende bevægelser af flydende legemer samt anvendelse på problemet med at lede balloner. I: Månedlige rapporter fra Royal Preussian Academy of Sciences i Berlin, født i 1874 . S. 509 .
  2. ↑ Størrelseseffekter på Lift- webstedet for NASAs Glenn Research Center . Ved siden af ​​teksten på tegningen står der (oversættelse): “Elevatoren afhænger direkte af området. [...] Dobbelt areal → dobbelt opdrift. "
  3. ^ GEC Fujiwara et al.: Design af et menneskedrevet fly, der anvender multidisciplinær optimeringsmetode. SAE Technical Papers, september 2013. Se figur 22: Strøm påkrævet i forhold til vingespænding .
  4. ↑ Aerocycle 301 ved Icarus Cup 2019 (video, 1:39 min.). Fly med propel mellem pilot og hale.
  5. ^ Smithsonian National Air and Space Museum Washington: Zaschka Human-Power Aircraft (1934) .
  6. ^ Morton Grosser: Gossamer Odyssey. Triumfen af ​​menneskedrevet flyvning . Zenith Press, 2004, s. 14-15.
  7. ↑ a b Bruno Lange: Bogen om tysk luftfartsteknologi. Verlag Dieter Hoffmann, Mainz 1970, s. 361.
  8. ↑ Den tyske sportspilot. Leipzig. Nr. 10, bind 2, oktober 1935.
  9. ^ Ligesom en cykel "Popular Mechanics", december 1935 under s. 855
  10. ↑ Chris Roper B. Muskelassisterede flyvninger før 1939. Human Powered Flying. Adgang til 2008-08-14 . Arkiveret fra originalen den 3. marts 2016. Hentet den 14. august 2008.
  11. ↑ The Royal Aeronautical Society: Del 7 - Udvidelse aerosociety.com, se afsnit Man-drevne flyvning .
  12. ↑ Fejrer 50 års menneskedrevet flyvning theguardian.com, 9. november 2011.
  13. ↑ Flying Bicycle aka SUMPAC Video af British Pathé , 1962 (1:20 min.)
  14. ^ Lasham Airfield fejrer 50 års pedaldrevet flyvning Alton Post Gazette, 21. november 2011.
  15. ^ Muskelkraftfly: Pelargos (1983) horlacher.com
  16. ↑ Max Horlachers Pelargos menneskedrevne fly skytec-engineering.de
  17. ↑ Rochelt Musculair 2 deutsches-museum.de
  18. ↑ Verdensrekorder af Kanellos Kanellopoulos i FAI- databasen , begge fra 23. april 1988: flyvetid 3:54:59 h, afstand 115,11 km.
  19. ^ Peer Frank: Menneskedrevet flyvning med Velair . I: Technical Soaring , 1990, bind 14, nr. 2, s. 35-39 ( abstrakt , PDF ).
  20. ^ Peer Frank: Flight Testing Velair . I: Teknologi til menneskedrevne fly . Forhandlinger med den menneskedrevne luftfartøjsgruppe Halvdagskonference. The Royal Aeronautical Society, London, 30. januar 1991.
  21. ↑ Peer Frank: De menneskelige drevne fly Velair Design detaljer og resultere af strukturelle, prop og prøveflyvninger , 1994 ( PDF ).
  22. ↑ Peer Franks hjemmeside for Velair skytec-engineering.de (fra 1999).
  23. ↑ Premier vol humain à force musculaire à ailes battantes video af ornitopterflyvningen den 20. april 2006 (2:41 min., Flyvefase uden reb fra 2:04).
  24. ↑ Snowbird aerovelo.com
  25. ↑ Human-Powered Ornithopter (HPO) Project hpo.ornithopter.net ( projektets officielle hjemmeside).
  26. ↑ Verdens første menneskedrevne ornitoptervideo af rekordflyvningen (2:23 min., Flyfase uden reb fra 1:42).