V l i e g e n d e   V l e u g e l s
The Horten Flying Wings

 
0 Inleiding

Toen 17 juli 1989 de B2 Spirit stealth bommenwerper zijn eerste vlucht maakte, betekende dit voor Northrop een terugkeer naar de roots van het bedrijf en luidde een tijdperk in van hernieuwde belangstelling voor vliegende vleugels.  Immers, Jack Northrop had in de jaren 40 veel succes gekend met bv de N-9M.  De Spirit is bijvoorbeeld zo kort als een gevechtsvliegtuig en bezit toch de capaciteiten van een flink uit de kluiten gewassen bommenwerper.

Het ontbreken van een klassieke romp en vertikaal staartvlak geven een vliegende vleugel minder weerstand, de droom van elke aërodynamicus.  Jack Northrop had de stealth eigenschapen ook al in de veertiger jaren opgemerkt, maar dit werd door de USAF weggelachen en zij verkozen uiteindelijk een meer klassiek ontwerp zoals de B-36 en B-47.  De propeller XB-35’s en jet YB-49’s van Northrop werden verschroot en daarmee eindigde het eerste tijdperk van de vliegende vleugel nogal brutaal.

Wat weinigen weten is dat de contracten van Jack Northrop voor de USAF in 1937 er gekomen zijn na een publikatie in de New York Times van een foto van een Duitse vliegende vleugel (nurflügel), namelijk de Horten H-II (D-10-131).


1 De familie Horten

De familie van de Duitse prof. dr. Max. Horten (unversiteit van Bonn) was gewoon vlieggek: de drie zonen werden alle piloot (Wolfram op de Heinkel He-111, Walter en Reimar op de Messerschmitt Me-109) en de dochter Gunilde huwde met Prof. K. Nickel, een wiskundige die eveneens verzot was op vliegende vleugels.  De broers Horten waren fanatieke modelbouwers, zij droomden ervan het ideaal van Junkers, een zuivere vliegende vleugel te bouwen die zowel systemen, brandstof, piloot en passagiers kon herbergen.

Tussen 1928 en 1933 experimenteerden ze met verschillende houten modelvliegtuigen om de stabiliteit om de drie assen en de invloed van de ligging van het zwaartepunt te onderzoeken.  De drie broers werden hierbij geholpen door hun technologieleraar F.W. Schmitz die zelf mede-ontwerper was geweest van de Junkers F-13, het eerste vol-aluminium vliegtuig.   Uiteindelijk vonden de Hortens een ontwerp dat geen vertikaal of horizontaal staartvlak meer nodig had.  De stabiliteit van de nurflügel volgde uit een sterke pijlstelling en een goed schuine inplanting (dihedral).  Hiermee was het drietal reeds 10 jaar voor op de voorstellen van Jack Northrop in de VS.


2 De studentenjaren
In 1933 bouwden de Hortens die nog steeds student (Reimar was 20) waren, hun eerste zweefvliegtuig in de woonkamer van het ouderlijk huis (mijn bewondering voor de ouders...).  Dit toestel werd de Horten H-I en na vele testsprongen en aanpassingen aan de stuurvlakken was het toestel min of meer bestuurbaar.  Ze namen deel aan een zweefcompetitie op de bekende Wasserkuppe en behaalden een bescheiden prijs voor de beste constructie.  Helaas was er na afloop van de wedstrijd geen geld genoeg voor het transport van het toestel naar huis en werd het ter plaatse opgebroken en verbrand.
De drie Hortens richten zich nu volledig op het nurflugel concept en vinden - in het ouderlijk huis - met de H-II het concept van de motorzwever uit.  Deze kent goede successen en leidt tot de start van de reeks vliegende vleugels van Northrop.  Ondertussen is ook dr. Alexander Lippisch poolshoogte komen nemen bij de Horten broers.
De Horten vliegtuigen verschillen aërodynamisch van de vliegende vleugels van dr. Lippisch (uitvinder van de term delta-vleugel).  De Horten vleugels hebben aan de wortel een S-vormig en aan de tippen een symmetrisch NACA-profiel, terwijl dit bij Lippisch toestellen dit net andersom is.  Dit levert voor de Horten vliegtuigen tal van voordelen op, vooral dan in het lage-snelheidsdomein.  Ondanks deze principiële verschillenen ziet Lippisch geen graten in hun aërodynamische berekeningen.  Enkel zijn er wat problemen met het middengedeelte van de nurflügel.  De canopy blijkt te veel weerstand te vormen en de broers besluiten de piloot op zijn rug in het toestel te plaatsen.  Een ongewoon concept in die tijd, maar nu min of meer gewone zaak bij prestatiezwevers.
3 Zweeftoestel

Uit hun ervaringen bouwen ze een succesvolle zwever, de H-III.  Deze wordt in een serie van 20 exemplaren gebouwd en vindt zijn weg naar een aantal Duitse clubs.  De vluchtevaluaties van de H-III worden oa door Hanna Reitsch uitgevoerd.
Uit zweefwedstrijden op de Wasserkuppe bleek dat de H-III duidelijk een prestatievol toestel was met vlieghoogtes van meer dan 8 km.  Het was de eerste keer dat een zweeftoestel zo hoog vertoefde.

4 De eerste composietmaterialen

De Horten broers experimenteren eind jaren 30 ook met nieuwe materialen.  Ze gaan een samenwerkingsverband aan met het bedrijf Dynamit AG Troisdorf die de broers composietmaterialen levert (papier in hars en kunsthars en cellulose).  Zo worden de Hortens de eerste vliegtuigbouwers ter wereld die een composiettoestel bouwen, de H-V (1935).  Echter, er de luchtvaartwereld reageert nogal voorzichtig op dit onconventioneel tweemotorig duwpropellor toestel.  Vreemd genoeg zal in 1941 het vrijgeven van Amerikaanse fotos van de Northrop N-9M aanleiding geven tot een bevel van generaal Ernst Udet om de H-V te moderniseren en uitvoeriger te testen (oa met straalmotoren).

Het begin van WO-II is zoals voor iedereen in die periode hard: Walter vliegt bij het bekende Jachtgeschwader JG26 met de Me-109 op Engeland, Reimar wordt ingeschakeld voor het ontwerp van zweeftransporttoestellen in het kader van de invasie van Engeland en marinevlieger Wolfram komt helaas in zijn Heinkel He-111 om het leven bij een crash nabij Duinkerke.

5 De tweede wereldoorlog

Echter, na een aantal maanden zijn de twee overblijvende broers terug bijeen.  Walter coördineert de Luftwaffe contacten en Reimar ontwerpt toestellen aan de lopende band.  Walter Horten gebruikt zijn contacten in de Luftwaffe om een groep ingenieurs en technici te reserveren specifiek voor nurflügel projecten.  Zo ontstaat het Luftwaffe commando IX, dat op het einde van WO-II ongeveer 200 technici en testpiloten zal tellen.

Het Horten team tovert het ene magistrale ontwerp na het andere uit hun hoed en hebben bijna de volledige Duitse Luftwaffe achter zich.  Zo komt de H-IV zwever met laminair profiel (gecopiëerd van een buitgemaakte P-51 Mustang) op de proppen en krijgen zijn daarbij steun van Prof. L. Prandtl van de universiteit van Göttingen.
De broers ontwerpen een 6-motorig transporttoestel (nurflügel natuurlijk), krijgen een contract voor de bouw van een 6-motorige vliegende vleugel bommenwerper (à la YB-49 van Northrop).  Ze bouwen aan een vliegende windtunnel (alle andere op de grond waren in gebruik voor Heinkel en Messerschmitt).  In de dode tijden tussen twee testsessies voor de Horten prototypes ontwerpt Reimar zelfs nurflügels voor de vliegclubs.  En op basis van deze ontwerpen worden vandaag in Duitsland toestellen gebouwd zoals de PUL-9 en PUL-10. 

6 De Horten H-IX

Het lobbywerk van Walter Horten is succesvol want ze winnen eind 1943 de 1000-1000-1000 competitie uitgeschreven door Rijksmaarschalk Göring.  Ze rijven het contract binnen om in 6 maanden tijd een nurflügel te bouwen die 1000 km ver vliegt met 1000 kg bommen en daarbij een kruissnelheid behaalt van 1000 km/h.  Dit wordt de legendarische H-IX (ook wel Ho-229 genoemd, naar de officiële benaming van het RLM, rijksluchtvaart ministerie).

Na zes maanden vliegt het prototype H-IX-V1 als zweefvliegtuig (de Hortens wachten nog op de motoren).  Bij de levering van de motoren blijken de afmetingen niet te kloppen, de Jumo 109-004s blijken door het toevoegen van accessoires een diameter te hebben die 20 cm groter is dan voorzien.  Het H-IX-V2 prototype wordt in ijltempo door de Luftwaffe commando IX omgebouwd.  Sommige ingenieurs kloppen werkweken van 90u.  Op 18 december 1944 maakt de futuristische H-IX-V2 aangedreven door de twee Jumo axiale straalmotoren zijn eerst succesvolle vlucht.  Achter de stick zit Erwin Ziller, het was zijn eerste vlucht ooit op een jet.
De jong ontwikkelde Jumo 109-004 had maar een levensduur van enkele tientallen uren en was zeer gevoelig voor snelle veranderingen van de gashendel.  Een brutale toename van de stuwkracht had meestal tot gevolg dat de schoepen van de turbine smolten.  In februari 1945 kreeg Ziller motorpanne op 4 km hoogte (maximum plafond van de H-IX-V2 was 6km).  Het maneuvreren in de H-IX-V2 werd bemoeilijkt door het primitieve drukpak en de testpiloot besloot terug te keren naar Oranienburg voor een noodlanding.  De grond was er echter drassig en het landingsgestel zonk diep weg bij touchdown, de H-IX sloeg over de kop.  Ziller werd verpletterd.

De prototype-productie van de H-IX-V3 tot V8 (tweezit, trainer en nachtjager) ging verder door in de Gothaer Waggonfabriek (Friedrichsrode) dat een contract bekwam voor 40 vliegtuigen.  De H-IX-V3 was bijna afgewerkt toen de 3e US Army Corps er binnenviel op 14 april 45.  De Amerikanen stonden er oog in oog met het meest moderne vliegtuig van de wereld: jet-aangedreven, grote snelheid, groot bereik, grote nutslast en op de koop toe nog stealth, voor de Amerikanen een vondst van formaat.  De H-IX-V3 werd voor onderzoek integraal met plannen en productiemallen naar de VS verscheept en staat nu te kijk in het Smithsonian Museum in Washington (welliswaar in schandelijk slechte toestand).  Maar, de Amerikanen hebben toch niet alles van de Hortens in handen gekregen.

7 Supersone ambities

Er was nog één project dat uiterst gevoelig was waaraan de broers werkten, namelijk een supersoon toestel (jawel!).  In november 44 vloog het eerste prototype Horten H-XIII als zwever.

Daarna werd het bevel tot constructie van de H-X gegeven en dit toestel dat een scherpe deltaconfiguratie had, werd effectief gebouwd.
De H-X was reeds voor de helft compleet toen het werd vernietigd in april 1945, zodat het niet in de handen viel van de gealliëerden.

8 Na de oorlog

Na het einde van WO-II behaalde Reimar Horten nog een doctoraatsdiploma in de wiskunde en probeerde die met zijn vliegtuigervarig te verzilveren in de UK en de VS.  Helaas voor de Hortens was hun werk maar bekend in een zeer select luchtvaartmidden.  Noch de Britten, noch de Amerikanen wilden de Hortens ontvangen, meestal uit hoge eigendunk (ze hadden toch alle luchtslagen gewonnen, niet?).

Walter Horten bleef in Duitsland wonen en Reimar besloot uit te wijken naar Argentinië, gevolgd door zijn zuster en Prof. K. Nickel.  Daar zette Reimar zijn werk verder met het bouwen van H-XV (I. Ae 34 & 41) vliegende vleugels voor de lokale zweefclubs.  De Argentijnen verrassen zo de wereld in de vijftiger jaren door op zweefcompetities op te duiken met deze nurflügels. Reimar Horten werd ook professor aan de universiteit van Cordoba en de militaire ingenieursacademie.

Met de steun van de militairen en de Argentijnse industrie bouwde hij er een viermotorig vliegende vleugel transportvliegtuig en waagde hij zich aan een delta supersoon deltavleugel gevechtstoestel, dit alles zonder commercieel succes echter.  In 1979 ging dr. Reimar Horten op pensioen en concentreerde zich volledig op het ontwerpen van vliegende vleugels voor recreatieve doeleinden.  Zo kwam er een samenwerking met een aantal Duitse vliegtuigbouwers, wat resulteerde in de Italiaanse PUL-9 en Duitse PUL-10 die nu door Nürflugel Flugzeugbau in Hirschberg (Duitsland) op de markt gebracht worden.

Reimar kreeg eindelijk de erkenning voor zijn genie als de revival van de nürflugel er kwam met de introductie van de Northrop B2 Spirit.  De Royal Aeronautical Society (RAeS) besloot op 16 augustus 1993 in London hem de ‘Gold Medal for Outstanding Aeronautical Achievement’ toe te kennen.  Helaas was Reimar twee dagen voordien aan een hartstilstand bezweken.  De Britten hebben veel te laat ingezien dat deze luchtvaartspecialist van grote waarde kon geweest zijn voor de na-oorlogse luchtvaart.  Op 9 december kwam er een e-mail binnen met de droevige melding uit Duitsland dat ook Walter Horten was overleden.

9 De revival van de vliegende vleugel

Als u de volgende keer een vliegende vleugel ziet, bedenk dan dat het pionierswerk voor deze elegante futuristische verschijning voor een groot deel tot stand is gekomen door het gedreven werk van een kleine groep Duitse luchtvaart enthousiasten, de gebroeders Horten.


Groot deel van de fotos zijn afkomstig van volgende 
schitterende web site http://www.nurflugel.com
.
Return to the Warbirds page

Deze tekst werd gemaakt op basis van mijn cursus aerodynamica aan de KHBO afdeling luchtvaart.
This text was taken from my lectures on aircraft aerodynamics at the Technical University of Ostend (Belgium)

This site is maintained in Zulte, Flanders, Cultural Heartland of Europe