Leonardos Flügel

von Reinhard von Tümpling


Bild: Leonardo_82.jpg: jeder kennt einen umher schwimmmenden Schwan.

Man sollte einem Schwan nicht zu nahe kommen. Er kann sehr kräftig mit den Flügeln zuschlagen und mit seinem Schnabel zustoßen. Wer auch sein Fauchen gehört hat, wird den Schwan alleine schon von der Größe her lieber auf Abstand sehen wollen.

Dem Künstler, Erfinder, Konstrukteur, Wasserbauingenieur und Anatom Leonardo da Vinci waren Schwäne in der Zeit der Renaisssance wohl vertraut gewesen. Leonardo waren fließendes Wasser, Wasserwirbel, Strömungen und Winde bekannt und er hat sich eingehend damit beschäftigt, wie seine hinterlassenen Skizzen aufzeigen.
Leonardo dachte als Anatom naturwissenschaftlich hineinführend und zur Praxis wieder ableitend und das weit angewendete Umsetzungsprinzip war ihm bestens bekannt. Seine Studien vor der Arbeit als Maler erscheinen unter diesem Gesichtswinkel nur mehr folgerichtig.

Ich habe diese Leonardo-Datei in einer 7. HS-Klasse (By) erstellt. Die Erlaubnisscheine der Erziehungsberechtigten zur Abbildung der Schülerarbeiten aus dem Schuljahr 2007-2008 liegen real vor.

Der wassernde Schwan fliegt flach an, richtet sich schnell mit den Flügeln steil auf und gleitet noch kurz auf den ausgestreckten Beinen, sinkt ins Wasser ein und schwimmt völlig ruhig.
Der auffliegende Schwan paddelt, richtet sich schnell auf, schlägt mit den Flügeln aufs Wasser, nutzt geschickt das entstehende Luftkissen, gewinnt an Geschwindigkeit, und hebt flach ab.
Das Fluggeräusch von fliegenden Schwänen lässt erahnen, welche Kräfte in der Luft und an der Last beteiligt sind.


Bild: Leonardo_87.jpg: seltener sind fliegende Schwäne zu sehen.

Ich habe mich bereits mit Leonardo befasst:

 

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Leonardo muss sich recht früh damit beschäftigt haben. Es ist sehr gut möglich, dass er auch mit der Anatomie von Vögeln in Berührung kam.


Bild: Leonardo_Flügel_5.jpg: der Vergleich mit der Möwe, ein sehr schneller und wendiger Vogel und guter Segler.
Die Rippen und Stege dieser „Modelltragfläche“ erinnern an große Vogelfedern.

Ich habe mich bemüht, die Schüler etwas vorsichtiger mit dem Thema„Winterfütterung“ dieses Jahr an Leonardo heranzuführen.


Bild: Leonardo_88.jpg: Vogelfütterung, (leider blaustichig) lasierender Untergrund
Bild: Leonardo_89.jpg: in den Ästen sitzend

Bild: Leonardo_90.jpg: auch recht munter....


Bild: Leonardo_91.jpg: die Hinführung zum Vogelflug aus dem PCB-Buch


Bild: Leonardo_92.jpg: Schülerskizzen
Bild: Leonardo_93.jpg: dto

Bild: Leonardo_94.jpg: dto..... alle Schüler waren sich aber der Mächtigkeit des Gefieders intuitiv recht bewusst.....


Bild: Leonardo_81.jpg:
zwei Kunststoff-Schwäne als Spielzeug,
-so ähnlich könnte sich Leonardo das Problem angeboten haben....

 

Ich hatte aus dem Thema Kunststoff-Streckziehen noch einen Nutzen übrig. Daraus gestaltete ich die hohl gewölbten Tragflächenprofile.


Bild: Flug_9.jpg: Zwischenschritt		 Die konstruktive Ableitung:

Bild: Leonardo_98.jpg: der übriggebliebene Nutzen....

Bild: Leonardo_99.jpg: die Tragflächenrippen aus diesem Nutzen......
Bild: Leonardo_100.jpg: die tragende Flügelvorderkante


Bild: Leonardo_95.jpg: die lose gefügten Teile
Bild: Leonardo_96.jpg: mit eingefügtem Stäbchen

Bild: Leonardo_97.jpg: diagonal verstrebt......


Bild: Leonardo_Flügel_1_2007.jpg: Gedankenskizze zur Flügelapparatur an einer Bergkante

Leonardo muss sich des Kraftaufwands bewusst gewesen sein. Der Mann, der den Flügel betätigt, müht sich luftspringend an einem langem Hebel...


Bild: Leonardo_102.jpg:
Bild: Leonardo_103.jpg:

Bild: Leonardo_104.jpg:
Bild: Leonardo_105.jpg:

Bild: Leonardo_107.jpg:

Lehrplaneinbindung:

6.2 Erfinden, Entwerfen und Darstellen: Tüftler und Erfinder

Die Fähigkeit, sich Ungewöhnliches auszudenken und bildhaft sichtbar zu machen wird im Erfinden und Darstellen phantastischer, utopischer oder auch unsinniger "Konstruktionen" besonders herausgefordert. Im Zeichnen und Collagieren sollen die Schüler Apparate, Geräte und Maschinen entwerfen und sich zu deren Verwendung eine Geschichte ausdenken. Erklärende Texte helfen ihnen dabei, ihre "Erfindungen" noch aussagekräftiger darzulegen und anderen verständlich zu machen. Mu 6.3.3 Für projektorientierten Unterricht geeignet. WTG 6.2
Gestalten:
Entwickeln von Bildvorstellungen im freien Zeichnen von"Konstruktionsskizzen", Darstellen einer "Maschine" mit erklärendem Text 6.6, z. B. als Bleistift-, Buntstift-, Federzeichnung, Collage oder in Mischtechnik
Betrachten: Vorstellen und Erklären der eigenen Entwürfe und Erfindungen

Skizzen und Konstruktionszeichnungen, z. B. von Leonardo da Vinci als Erfinder, (Flugapparate, Bau- und Kampfmaschinen); Zeichnungen von Heath Robinson

7.3 Von Künstlern der Renaissance und des Barock: Lebensbilder

An je einem Beispiel aus der Renaissance und dem Barock sollen die Schüler Einblick in die Lebensgeschichte und das Werk großer Künstler gewinnen G/Sk/Ek 7.5.1. In lebendigen und wirklichkeitsnahen Schilderungen menschlicher Schicksale, die nicht nur Erfolge, sondern ebenso Konflikte, Enttäuschungen und Niederlagen darstellen und die Schattenseiten einer Biographie nicht ausblenden, sollen die Schüler beispielhaft erfahren und verstehen lernen, wie sich die Künstler mit den Gedanken ihrer Zeit, mit ihren Lehrmeistern und Kollegen, Auftraggebern und Förderern schöpferisch auseinander setzen.

Betrachten: Leben und Werk zweier Künstler, Lebensgeschichte: Herkunft, Lehrzeit, Reisen, Förderer, Familie, Schicksalsschläge, Werkbetrachtung: Inhalt, Form, Ausdruck, Herstellung Wechselwirkung von Leben und Tod
Gestalten: als szenisches Spiel 7.7 z. B.: Michelangelo in der Sixtinischen Kapelle; Leonardo erfindet den Hubschrauber, was Dürer in Italien erlebt, ein bayerischer Barockbaumeister bei der Arbeit an einer Kirche (in einem Schloss)


Bild: Fliegen_Lilienthal_1.jpg:

Leonardos Flug
Ein kopierter Beitrag als Verlagsbeilage: („Süddeutsche“ vom 17.11.2007, von Renate Strecker)
100 Jahre Hubschrauber Kreis-Bewegung

Irgendwann im November 1907 hob eine erste Maschine ab. Aber die Erfindung des Hubschraubers war alles andere als ein Senkrechtstart. Im November 1907 hob Paul Cornu (links) nur wenige Zentimeter ab. Ganz anders als wir vermeintlich um Helden arme Deutsche, verehren unsere französischen Nachbarn ihre Pioniere - ganz gleich, wie bahnbrechend deren Leistungen auch sind oder waren Paul Cornu ist so ein französischer Pionier. Er, der eigentlich in Lisieux, in der Normandie, Fahrräder baute, schuf 1907 einen Flugapparat, mit dem er sage und schreibe 20 Sekunden ohne Bodenhelfer auf der Stelle schwebte.

Der Anfang: 20 Sekunden Schweben
Seither gilt Cornu den Franzosen als der Erfinder des vertikalen Fluges. Und davon lassen sie sich auch nicht abbringen - obwohl man bei einem 20 Sekunden währenden Schweben in nur 1,50 Meter Höhe ohne echte Steuerung und ohne tiefgründiges Wissen um Flugstabilität nicht wirklich von einem Hubschrauber-Flugzustand sprechen kann. Aber wie auch immer: Die Tat des Franzosen jährte sich am 13. November zum 100. Mal - Anlass genug, über die Entwicklung des Helikopters nachzudenken.

Erste Gedanken über eine mit Muskelkraft angetriebene Tragschraube hatte sich bereits Leonardo da Vinci im Jahre 1463 gemacht. Sein spiralförmiger Flügel namens Helix Pteron wurde Namensgeber für den Helikopter und diente den frühen Erfindern als Arbeitsgrundlage.

Den Pionieren des 19. Jahrhunderts fehlten aber geeignete Materialien und Motoren, deren Leistungen ausgereicht hätten, den Auftrieb in Vortrieb umzusetzen, um aus einem schwebenden Flugapparat auch wirklich einen fliegenden Helikopter machen zu können.

Cornu hatte immerhin das generelle Problem erkannt und hintereinander angeordnete, zweiblättrige Propeller verwendet. Die drehten gegeneinander und glichen damit die Drehmomentwirkung des Motors aus. Aber die technische Möglichkeit, stehende Steuerimpulse auf drehende Rotorblätter zu übertragen, war erst später durch die Entwicklung der sogenannten Taumelscheibe möglich; sie überträgt die rumpffesten und linearen Steuereingaben auf die sich drehenden Rotorblätter.
Den ersten wirklich lenkbaren und leistungsfähigen Hubschrauber baute der Deutsche Heinrich Focke 1936 mit der Fw-61, die von zwei Hauptrotoren angetrieben wurde. Weltbekannt wurde die Fw-61 durch den Flug von Hanna Reitsch in der Berliner Deutschlandhalle, als sie im Rahmen der Revue "Kisuaheli" im Jahr 1938 auf einer Fläche von 100 mal 40 Meter vor Tausenden staunenden Zuschauern Vorwärts-, Rückwärts-, Seitwärts- und Schwebeflug demonstrierte.

Drei Jahre später, es war der 14. September 1939, gelang Igor Sikorsky der endgültige Durchbruch. Auf einem Flugfeld im US-Bundesstaat Connecticut flog der aus Russland in die USA immigrierte Luftfahrtingenieur erfolgreich mit der VS-300.

Sikorkys Flug - der Durchbruch
Er hatte sich bereits in den zwanziger Jahren in seiner Heimat mit dem komplexen Prinzip Helikopter beschäftigt, aber es standen keine ausreichend starken Motoren zur Verfügung. Das Revolutionäre an seiner VS-300: Sie hatte einen Hauptrotor, die besagte Taumelscheibe und für den Ausgleich des Drehmoments einen kleinen, aber wirkungsvollen Heckrotor.

Seine Flugversuche entsprachen dem, was wir heute beim Helikopter schätzen: Vorwärtsflug, Schwebeflug in alle Richtungen sowie vertikales Starten und Landen. Sikorskys Flug gilt als die wahre Geburtsstunde des Hubschraubers - ohne die Leistungen früherer Pioniere schmälern oder vergessen zu wollen.

Die Amerikaner Larry Bell und Arthur Young entwickelten dann Ende der vierziger Jahre mit der Bell 47 einen kleinen, kompakten Helikopter, mit dem verwundete Soldaten im Koreakrieg in die Frontlazarette (M.A.S.H.) geflogen wurden. Die Tragen wurden außen auf der Kufe befestigt, und man taufte sie sarkastisch Schneewittchensärge. Der Helikopter war als Luftretter entdeckt worden.

Das ist bis heute eine seiner vornehmlichen Aufgaben geblieben. Bei Hochwasserkatastrophen oder Erdbeben evakuieren Helikopter die bedrohte Bevölkerung, sie bringen Ärzte, Helfer, Medikamente, Organe und Lebensmittel; Hubschrauber transportieren aber auch komplette Aggregate, Sendemasten, Zementsäcke oder verstreuen Kalklösungen gegen das Waldsterben.

Beim Almabtrieb in der Schweiz werden zuweilen sogar Kühe als Außenlast ins Tal geflogen. Und nicht mehr wegzudenken sind die Maschinen im Polizeidienst - dort sind die Hubschrauber mit Infrarot und Wärmebildkameras ausgerüstet, die Besatzungen spüren sogar in der Dunkelheit im Dickicht von Wäldern orientierungslose Personen auf oder schaffen es, aus 1000 Meter Höhe das Nummernschild eines Autobahnrasers zu identifizieren.
In den anspruchsvollen Segmenten Luftrettung und VIP-Transport kommen weitgehend zweimotorige Muster wie Sikorsky S-76, Bell 412, Bell 430, MD 900 Explorer (alle USA), EC 135, EC 145, EC 155 (Eurocopter) sowie der als einer der elegantesten Helikopter geltende A 109 (AgustaWestland, Italien) zum Einsatz.

Allen gemeinsam ist, dass sie über Cockpits mit Multifunktionsbildschirmen verfügen, die den Piloten die Arbeit erleichtern und die Überwachung der Triebwerke und Systeme komplettübernehmen. Moving Maps helfen den Besatzungen, Einsatzorte schnell zu finden und entsprechend der Beschaffenheit von Landefeldern zu agieren.
Als weltweit erste Helikopter haben die orangeroten EC 135 des Zivilschutzes ein aktives Hinderniswarnsystem an Bord. Hellas heißt es, kommt aus Bayern und erkennt selbst bei schlechtem Wetter feinste Drähte.

Es geht auch kleiner
Für den Spaßfaktor in der an sich als sehr sachlich geltenden Helikopterszene sorgt seit Mitte der achtziger Jahre ein Hersteller aus den USA. Der renommierte Luftfahrtingenieur Frank Robinson schuf einen kompakten Zweisitzer mit Kolbenmotor und ebenso einfachen wie preiswerten Systemen. Er wollte erreichen, dass Helikopter nicht länger nur Militärs und gut Betuchten vorbehalten war. Mit der R22 gelang ihm der große Coup - Helikopterfliegen wurde erschwinglich, und die R22 und ihre viersitzige Schwester R44 führen heute weltweit die Verkaufszahlen an.

Aber die Entwicklung ist noch lange nicht zu Ende, denn: In nicht allzu ferner Zukunft werden Helikopter erheblich leiser, umweltfreundlicher und effizienter unterwegs sein. Moderne Steuer- und Regelungstechnik, sogenannte Aktuatoren, sollen die Rotorblätter individuell ansteuern. Die Folge: weniger mechanische Teile und reduzierte Wartungskosten. Mit der Beeinflussung des einzelnen Blattes in seinem Umlauf können sowohl Geräuschemissionen als auch Vibrationen in der Kabine erheblich reduziert werden. Beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) haben die ersten Flugversuche mit Lichtleitern (Fly-by-Light) bereits stattgefunden.

Ein deutsch-französisches Unternehmen ist heute weltweit führend im Bau von Helikoptern in allen Gewichtsklassen und für alle Einsatzspektren: Eurocopter. Das Unternehmen entstand Anfang der neunziger Jahre aus Aérospatiale (Frankreich) und Messerschmitt-Bölkow-Blohm (MBB) mit Sitz in München. Und damit schließt sich der Kreis - denn so wird Paul Cornu, der französische Pionier, ja irgendwie doch noch einer von uns.


Bild: Leonardo_108.jpg:

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Reinhard von Tümpling, im März 2008