D-30 Cirrus: Det första ”superskeppet”

Link to automatic translation

Slutet av 30-talet betraktas av många som segelflygets ”gyllene epok” när det gäller de tekniska, meteorologiska, flygtaktiska och aerodynamiska framstegen. Som juvelen i kronan räknas ofta FFG (Akaflieg) Darmstadts D-30 Cirrus. Segelflygets förste krönikör och historiker, Georg Brütting, skrev att

”Die D-30 der Akaflieg Darmstadt war die großartigste Konstruktion der Epoche von 1920 bis 1940“  (översatt: D-30 från Akaflieg Darmstadt var den mest storslagna konstruktionen under epoken 1920 till 1940).

I slutet av 60-talet läste jag allt jag kom över om segelflyg, i väntan på att fylla 15 år och få börja segelflyga. En av favoritböckerna var tyska Segelflyghandboken i svensk översättning. I kapitlet om segelflygets utveckling och historia skrev Brütting bl a om superskeppet D-30 Cirrus. Jag fascinerades av flygplanet, kanske för att, förutom att det ju faktiskt är fult (!), jag visste att det första ensitsiga segelflygplan jag skulle få flyga när jag var klar med C-diplomet var klubbens SZD-25A Lis. Med sin stjärtbom var den ju, i alla fall med lite fantasi, tämligen lik superflygplanet D-30! Polska Lis var dock en övningsversion av Mucha från 1960 medan D-30 var det ultimata segelflygplanet före kriget.

I början av 30-talet dominerade de akademiska flyggrupperna i Tyskland utvecklingen av segelflygplan. Nya typer avlöste ständigt varandra. Men 1933 började det bli tyst runt Akaflieg grupperna.  Man fick inte längre kalla sig Akademische Fliegergruppe. Det passade inte in i den nyvalda nazistregimens ideologi om jämlikhet (men somliga var ju mer jämlika än andra i den regimen!). Så Akaflieg Darmstadt, som var en av de största grupperna, fick byta namn till Flugtechnische Fach Gruppe Darmstadt (FFG Darmstadt). Detsamma gällde övriga Akafliegs.

I Rhöntävlingarna 1935 och 1936 fick Akafliegerna inte delta med sina egna konstruktioner eftersom de oftast var unika prototyper och myndigheterna ville se serietillverkade flygplan (för ”folket”). Segelflyg var en stor sport och faktiskt viktigt för den nazistiska propaganda apparaten. Det är kanske anledningen till att man ser så många Rhönadler, Rhönsperber, Condor etc, de första segelflygplanen i stora serier, i listorna från dessa tävlingar.

Men trots dessa motgångar fortskred arbetet med nya segelflygplan i de forna Akaflieg grupperna. Redan 1933 hade Darmstadt studenterna Riclef Schomerus, Helmut Alt och Hans-Joachim Puffert börjat jobba med designen till D-30.

Målet var att utifrån senaste teknologin och kunnandet designa det absolut bästa segelflygplanet, utan hänsyn till kostnader och antalet nedlagda timmar – simply the best. Man skulle använda de senaste aerodynamiska forskningsrönen, bedriva egen forskning, innovation och de nyaste byggmetoderna.

Målet för detta egentligen renodlade forskningsflygplan var alltså att bygga ett segelflygplan med ett glidtal och minsta sjunkhastighet som var bättre än allt annat som hittills byggts.

En förutsättning för en sådan konstruktion var ett högt sidoförhållande och därmed tämligen stor spännvidd. D-30 har ett sidoförhållande på 33.6. Dåtidens bästa flygplan, den mytomspunna, Fafnir hade ett sidoförhållande på 19.4. D-30:s sidoförhållande överskreds först 1972, 35 år senare, med SB-10, som har 36.6. Men den är ju byggd i kol- och glasfiber. Det kan jämföras med ett modernt 18m-flygplan som JS-3 som har 32.8. En EB 29R, världens bästa segelflygplan idag, har hela 52.6 i sidoförhållande. Sidoförhållandet är en viktig parameter för ett segelflygplan, ju högre ju lägre inducerat motstånd.

Vingprofilerna längs vingen var amerikanska från NACA (National Advisory Committe for Aeronautics, nuvarande NASA), tidiga laminarprofiler, de hade nyligen lanserats. Det sägs att jaktflygplanet P-51 Mustang är det första serietillverkade flygplanet med laminarprofil, också från NACA, men redan ett par år tidigare flög alltså D-30 med NACA laminarprofil.

På 50-talet började NACA profilerna allmänt användas i segelflygplan. Utmaningen att använda laminarprofiler är att ytan/vingprofilen måste vara mycket profiltrogen och slät för att få ut prestanda, och det löste man egentligen inte förrän man började bygga vingarna i plastkomposit. Detta problem insåg man tidigt på Mustangen med sina nitade vingar. Man fick inte ut de prestanda man förväntade sig. Våra bästa träflygplan som t ex Foka och Zefir, förlorade med åldern snabbt sina fina prestanda.

Den valda vingprofilen har en relativ tjocklek av endast 12%. Det kan jämföras med att vingprofilen på en ASW 20 från 70-talet byggd i GRP (också ett flygplan med klaff) har 15%. Så D-30 vingen var tunn och det innebar utmaningar för konstruktören att konstruera en så tunn vinge med stor spännvidd och tillräcklig styvhet. För att klara böj- och vridmoment i den fribärande vingen byggdes vingbalken som en låda i duraluminium. På lådan monterades spryglar i trä. Både framför och bakom vingbalken kläddes vingen med plywood.

Vingen var tredelad. Mittdelen var 10 m lång och spetsarna 5 m långa, alltså en total spännvidd av 20 m. Vingspetsarnas V-form kunde varieras under flygning mellan -4.4, och 8.5 graders V-form. Anledningen till detta var att man ville undersöka flygegenskaperna vid olika V-form på vingen. Mittvingen hade en bakkantsklaff som kunde varieras mellan 34 och -4 grader. Skevrodrens nolläge, på yttervingarna, kunde i förväg ställas in i fasta lägen. Vingen skränktes också, så att spetsarna hade en mindre anfallsvinkel. Något som idag används på princip alla segelflygplan och ger ”snällare” stallegenskaper, men var ovanligt med de gamla Göttingen profilerna.

Man kan konstatera att det som många anser vara ett genidrag av Schleicher i deras klaffade flygplan från 70-talet och framåt, en landningsklaff som kan fällas ca 35 gr, faktiskt redan fanns på D-30 i slutet av 30-talet.

Kroppen bestod av en främre del i sedvanlig träkonstruktion med litet tvärsnitt (förmodligen mindre än en Ventus a!). Man lyfte av hela nosen för att stiga i och ur. (Se bilden på Flinsch i D-30). Denna lösning användes på en del segelflygplan på 30-talet, t ex de första Minimoa. Man kan väl konstatera att cockpit inte ser så där stor och bekväm ut. Cockpitergonomi har utan tvekan utvecklats rejält de senaste 80 åren. Åtminstone av vissa tillverkare!

Kroppsröret tillverkades i elektronlegering (magnesium) medan stjärtpartiet var ett konventionellt bygge i trä och duk. Man ville minimera tvärsnittet på kroppsröret då man menade att ju mindre våt area ju mindre parasitmotstånd blev det. Något som faktiskt vindtunnelprov senare visade vara ett överdrivet problem. Man kunde inte göra kroppsröret hur litet som helst eftersom stjärten måste kunna ta hand om de böj- och vridmoment som uppstår, den relativt stora spännvidden bidrar till att dessa laster kan bli stora.

Både stabilisator och fena fungerade så att både stabilisator och höjdroder respektive fena och sidroder gav utslag. De vanligtvis ”stela” ytorna gavs ett mindre utslag än själv rodret. Se bilden på sidrodret.

Flygplanet försågs med luftbromsar på enbart vingens ovansida, av typen DFS. Vingbelastningen var 24 kg/kvm, som kan jämföras med dagens på över 60. Tomvikten var 203 kg och max flygvikt 288 kg. Alltså fick piloten och lös utrustning inte väga mer än 85 kg. I kriterierna för tävlingen 1938 om Olympia-flygplanet till olympiska spelen 1940 (som vanns av DFS Meise/Olympia) var kravet på tillsatsvikt i cockpit 95 kg. Men på foton på Flinsch, provflygaren, ser han ju ganska tunn ut!

Bygget av D-30 i FFG Darmstadts verkstad påbörjades 1936 under ledning av Bernhard ”Bambus” Flinsch och pågick till 1938. Flinsch provflög flygplanet i maj 1938. Tämligen omgående, den 7 juli 1938, flög han från Bremen till Lübeck och tillbaka till Bremen med D-30, en sträcka på 306 km. Det var den första deklarerade tur-och-returflygningen på mer än 300 km och självklart ett nytt världsrekord. FAI hade nyligen inrättat denna rekordkategori och från april 1938 till maj samma år ökade rekorden från 85 km till 280 km i maj (satt av Hanna Reitsch). Idag är rekordet 2246 km.

Flinsch deltog inte med D-30 i Rhöntävlingen 1938 och 1939, som man kanske kunnat tro. 1938 flög han istället D-28 Windspiel och 1939 Mü-13D (vars tvåsitsiga version från 1951, Mü-13E, är mer känd under namnet Bergfalke). D-30 havererade i mellantiden svårt i en gummirepsstart på Wasserkuppe. Flinsch klarade sig med lättare skador. Flygplanet reparerades och fick samtidigt ett förbättrat kroppsrör. I juni 1939 flög Flinsch 406 km i Cirrusen. Strax innan krigsutbrottet 1939 deltog han i (inofficiella) student-VM i Wien i Österrike med D-30 och vann. Bernhard Flinsch omkom i en flygolycka, dock inte med D-30, sommaren 1941.

Det byggdes bara en D-30 Cirrus. Man ritade på en tvåsitsig version, D-31, men den började aldrig byggas.

D-30 var ju alltså i första hand ett forskningsflygplan. Allt runt D-30 undersöktes noggrant. Aldrig tidigare hade man gjort så noggranna undersökningar av ett segelflygplan. Man undersökte flygegenskaperna vid olika V-form på vingen, klafflägen, luftbromsarna, differentiering av skevrodren m m.  När det gällde prestanda mätte man ett bästa glidtal på 37.6, det högsta som uppmätts vid den tiden. Det var bättre än det beräknade glidtalet. Minsta sjunk, 0.55 m/s vid 72 km/h, var också det lägsta man mätt upp och bättre än beräknat. Vid 100 km/h var minsta sjunk 0.91 m/s och vid 120 km/h 1,45 m/s. Som jämförelse sjunker en otankad Discus 1.45 m/s vid 150 km/h.

Undersökningarna, som leddes av Hans Zacher, omfattade även jämförelseflygningar med andra flygplan, däribland en Horten IV, en flygande vinge, som flögs av Hortens provflygare Heinz Scheidhauer (som sedermera blev den förste att korsa Anderna i ett segelflygplan).  Det visade sig att D-30 var bättre i ”normala” farter. Horten IV var bättre i lägre farter och svagare termik. Det var intressanta resultat. Hortens tes var ju att det parasitmotstånd som kroppen medför, och som minimeras i en flygande vinge, skulle ge bättre prestanda i framförallt högre farter.

Flygundersökningarna, som utfördes under flera år, presenterades slutligen i en rapport ”Mitteilungen der Flugtechnischen Fachgruppen und Arbeitgemenschaften, Folge 6/Heft 1944” i september 1944. Författare var Hans Zacher. Han utvecklade det testprogram för utvärdering av flygegenskaper hos segelflygplan som bär hans namn, och som först användes vid utvärderingen av D-30. Vid första Idaflieg-träffen efter kriget, 1952, började man ägna sig åt Zacher-tester i full skala.

Zacher-testflyvninger: Jag, en Idaflieg-testpilot

Hans metoder kom att utgöra förebilden för all modern testning av segelflygplan och är grunden till Idafliegs tester av segelflygplan som fortfarande pågår. Flygegenskapsprogrammet bär fortfarande hans namn, ”Zachern”.

Hans Zacher (1912-2003) var en tysk flygingenjör som ägnade hela sitt liv åt forskning kring och undersökning av segelflygplan. Han började segelflyga vid 15 års ålder 1927 och läste till Diplom Ingenjör i Darmstadt. Före och under kriget var han avdelningschef på DFS (Deutsche Forschungsanstalt für Segelflug), efter kriget jobbade han för DFVLR (Deutsche Forchungs- und Versuchsanstalt für Luft und Raumfahrt), det som idag heter DLR.

DLR: Svævefly i forskningens tjeneste

D-30 fick, enligt Wolfgang Klemperer och Peter Riedel, ett märkligt och tragiskt öde, men som aldrig bekräftats. Efter kriget fördes flygplanet intakt till Kalifornien. Amerikanerna ville undersöka detta unika flygplan. Man gjorde samma sak med en Horten IV, som testades noga av Dr Raspet och deltog i amerikanska mästerskap på 50-talet.

En dag dök en officer ur amerikanska armén upp på platsen där D-30 testades och hänvisade till en order från krigsslutet (förmodligen Morgenthau planen) som sa att alla fiendeflygplan skulle förstöras. Man protesterade och kontaktade amerikanska flygvapnet. Utan resultat. Så D-30 förstördes av en bulldozer på en åker i Kalifornien. För övrigt ett öde som drabbade de flesta segelflygplan i den amerikanska ockupationssektorn i Tyskland. Till ingen nytta!

 

Mer att läsa:

Om Hortens flygande vingar

https://nordicgliding.com/pionerer-broderna-horten/

Om Idaflieg och Hans Zacher

https://nordicgliding.com/jag-en-idaflieg-testpilot/

Om Akaflieg Darmstadt