Modelvliegsport,

een uitdagende hobby.

Wat ging hieraan allemaal aan vooraf ?


Rol van vliegtuigmodellen in de ontwikkeling van het vliegtuig

Vliegen als een vogel, een oeroude droom van de mensheid. Nog maar even meer dan honderd jaar geleden lukte het de mens voor het eerst om een "luchtvaartuig zwaarder dan lucht" op eigen kracht vanaf de grond in de lucht te brengen en te besturen. Wat ging daar allemaal aan vooraf? Heel erg veel! En wat was de betekenis van vliegtuigmodellen, al dan niet op schaal?

Het is interessant om te zien dat het bedenken, ontwerpen, bouwen en beproeven een essentiële rol heeft gespeeld in de ontwikkeling van de vliegtuigen zoals we die nu kennen. Van verenvleugel en was tot de composiet van de Dreamliner.

Van vleugels uit veren en was tot vleugels en romp(delen) van composiet. Een ontwikkeling die meer dan twee duizend jaar in beslag heeft genomen, maar de laatste honderd jaar in een stroomversnelling is geraakt. En welke rol hebben hierin vliegtuigmodellen en modelvliegtuigen gespeeld.

Daarom eerst even een blik in de geschiedenis van deze boeiende ontwikkeling. Hiervoor moeten we dan wel eerst ruim 2000 jaar terug in onze jaartelling.

Het ontwikkel proces in tijdsverloop
Feitelijk heeft de ontwikkeling van het vliegtuig eeuwen in beslag genomen. Pas de laatste honderd jaar heeft dit geresulteerd in vliegtuigen zoals we die nu kennen. Van essentieel belang hierbij is de kennisontwikkeling op het gebied van de fysica en chemie vanaf het midden van de negentiende eeuw geweest. Dit leidde tot een meer doelgerichte aanpak en voorspelbare ontwikkelingsresultaten.
De ontwikkeling van een product vindt niet plaats van de ene dag op de andere. Het kent vele fasen. Iedere ontwikkeling heeft dit, bewust of onbewust, doorgemaakt. Het verloop van een ontwikkelproces is de laatste decennia in de bedrijfskundige geschriften op talloze manieren beschreven.
Hoewel gedeeltelijk geplaatst in de ontwikkeling van de luchtvaart in het algemeen heeft ook de modelvliegsport al deze fasen doorlopen. Hierbij is het goed om op te merken dat er over vliegtuig modellen en modelvliegtuigen wordt gesproken. Een scherp onderscheid is niet altijd aan te geven. In het algemeen wordt met een vliegtuigmodel een in de ontwerp- en testfase verkerend model van een vliegtuig bedoeld en met een modelvliegtuig een schaalmodel van een al dan niet bestaand vliegtuig. Maar soms is het ook een combinatie van beide. De vroegste ontwikkeling van de luchtvaart is zeker niet volgens een bepaald plan of schema verlopen. Echter, als de verschillende fasen van deze ontwikkeling op een rijtje worden gezet zijn er fasen in te herkennen van een toen bijna natuurlijke ontwikkeling op een werkwijze die we nu ook kennen.

In onderstaand schema wordt op eenvoudige wijze een ontwikkelingsproces weergegeven.
Een ontwikkeling start met een eerste ontwerp dat begint met een noodzaak tot of behoefte aan iets. Hieraan kan worden voldaan door iets volkomen nieuws te bedenken of te ontdekken of door reeds bestaande ontwerpen te verbeteren of op een andere wijze toe te passen. In dergelijke gevallen hoopt de ontwerper dat hij beter kan voldoen aan die bepaalde behoefte omdat hij het beter, slimmer of goedkoper kan realiseren.
Het eerste ontwerp eindigt met een set van tekeningen en andere informatie om het product te maken of een proces te realiseren. Idealiter moet een aantal tussenliggende fasen de kwaliteit van het ontwerp verbeteren en details nader preciseren tot het ontwerp in de relevante details is uitgewerkt en beproefd. 
In de eerste ontwerpfases, waarin nog belangrijke keuzes en/of wijzigingen moeten worden gemaakt wordt met het conceptueel ontwerp aangegeven. De producten van de eerste conceptuele ontwerp fases worden meestal vastgelegd in ontwerpschetsen, schema's en initiële resultaten uit (literatuur)onderzoek, beproeving en "benchmarking" (= het vergelijken van product eigenschappen of kengetallen met concurrerende producten die gelden als best presterend).

Verklaring

  • Was er een behoefte? Ja, van Icarus.
  • Was er een analyse van het probleem? Ja, men had de vleugels van vogels als voorbeeld genomen.
  • Werd er bewust een ontwerp gemaakt? Niet zeker, maar het werd door de vader bedacht en gebouwd. Hij hoefde zijn ontwerpplan dus ook niet met anderen te delen.
  • Was er terugkoppeling van het resultaat. Ja, meestal mondeling, en Leonardo da Vinci heeft er naar alle waarschijnlijkheid kennis van genomen.
  • Is er in de volgende fasen van de ervaringen gebruik gemaakt? Zeker, en dit berust op de ontwikkeling van de natuurkunde en de technische wetenschappen door geleerden als Lilientahl, Cayley , Langley en de gebroeders Wright.
  • Heeft dit geleid tot ontwerpen die die tot de huidige vliegtuig typen hebben geleid? Ja, na het begin van de twintigste eeuw is de ontwikkeling in een sneltreintempo verlopen tot het model van een vliegtuig zoals we dat nu kennen: romp, vaste vleugels, stabilo, kielvlak en een systeem van roeren voor de besturing.werking op de luchtvaart niet gemist.
  • Is er van detaillering sprake? Nou en of !!!! Dit proces is nog steeds gaande.

Bovenstaande flowchart geeft de achtereen volgende fasen weer van een willekeurige ontwikkeling. De grondleggers van de luchtvaart zullen zich zeker niet hebben laten leiden door dit model. Maar aan de hand van een analyse van deze historische ontwikkeling zijn deze fasen wel te herkennen. Hierin wordt ook een terugkoppeling van resultaten naar een voorgaande fase zichtbaar gemaakt. In een bepaalde fase kan een ontwikkeling vastlopen. Dit is zeker geen uitzondering! Een terugkoppeling van de resultaten naar een voorgaande fase is dan vaak een oplossing die uiteindelijk kan leiden tot het gewenste resultaat.
De ontwikkeling van een mandragend vliegtuig heeft ook niet van de ene op de andere dag plaats gevonden. Terugkijkend op de ontwikkeling van vliegtuigen is bovenstaand proces op een natuurlijke, autonome wijze plaats gevonden. Hierin is het interessant om te zien welke belangrijke functie het ontwerpen en testen van modelvliegtuigen hierin heeft gespeeld.

De ontwerpen begonnen altijd met het opzetten van een schaalmodel en proeven met onderdelen, voornamelijk de vleugel en het vleugelprofiel. De meeste ontwerpen waren afgeleid van de vleugels van vogels. Lilienthal had vooral het profiel en de vorm van ooievaar vleugel bestudeerd. Ook bij de besturing werd naar vogels gekeken. Vele modellen hadden dan ook een stabilo dat veel leek op de staart van een vogel. Het kielvlak ontbreek meestal. Een cruciaal probleem in de ontwikkeling was het vraagstuk van de bestuurbaarheid.
Na de tweede wereldoorlog zijn vele vliegtuigen ontwikkeld op basis van onderzoek in windtunnels. Hier voor werden schaalmodellen van de te ontwerpen vliegtuigen gemaakt.
Vanaf de zeventiger jaren werd voor het ontwerpen en tekenen steeds meer gebruik gemaakt van de computer. Heden ten dage worden met behulp van CAD-CAM (Computer Aided Design-Computer Aided Manufactoring) vliegtuigen ontwikkeld, getekend en geproduceerd. De theoretische en praktische kennis uit het verleden is in de ontwerp programma's verwerkt. Door metingen in de praktijk worden de programma's steeds meer verfijnd. Dit levert enorme financiele besparingen op bij het onterp en de productie.

Er zijn na de bekende schetsen van Leonardo da Vinci vele inventieve mensen bezig geweest om een mandragend vliegtuig te ontwerpen en te bouwen. Pas in de tweede helft van de 19e eeuw ontstond er een ware race om de eerste te zijn met zo'n vliegtuig. die uiteindelijk in Kittyhawk door de gebroeders Wright werd beslecht. Ook bij het ontwerp van vliegtuig modellen wordt van deze technieken gebruik gemaakt.

In onderstaand overzich wordt aan de hand van een korte beschrijving een overzicht gegeven van de historische personen die een richting gevende rol hebben gespeeld in de ontwikkeling van vliegtuigen.

Vliegen in de Griekse Mythologie

Uit de Griekse mythologie is de poging om te vliegen van Icarus een bekend verhaal. Icarus was de zoon van meester-uitvinder Deadalus. Op Kreta werden zijn gevangen gehouden in het labyrint waar ook de Minotaurus zich bevond. Samen bedachten zijn een plan om te ontsnappen door met bijenwas vleugels van vogelveren te bouwen en deze aan de armen te binden. Icarus vloog weg van het eiland Kreta met deze door zijn vader gemaakte vleugels. Omdat de was zou kunnen smelten, waarschuwde Daedalus Icarus om niet te dicht bij de zon te gaan vliegen. Icarus was echter zo overweldigd door de vrijheid in de lucht dat hij door overmoed overmand toch steeds dichter bij de zon kwam. Hierdoor begon de was te smelten. De vleugels vielen veer voor veer uiteen en Icarus stortte in zee die sindsdien de Icarische Zee wordt genoemd. Poging mislukt en daarna werd het stil!

Het gedenkteken van Icarus en Deadalus in Kreta dat uitkijkt op de Icarische zee.

Ongeveer veertien eeuwen later werden de eerste ontwerpen van ontwerpen die op vliegtuigen leken uitgetekend door Leonardo da Vinci. In deze ontwerpen kunnen nog steeds de basis constructies van vliegtuigen.worden ontdekt. Het is niet bekend of ze toen ooit gebouwd zijn geweest.

Leonardo da Vinci (1452-1519)

Leonardo da Vinci

Leonardo da Vinci (1452-1519) wordt gezien als het schoolvoorbeeld van het renaissance-ideaal van de home universalis en als genie. Hij was tijdens de Italiaanse renaissance een architect, uitvinder, ingenieur, filosoof, natuurkundige, scheikundige, anatomist, beeldhouwer, schrijver, schilder en componist uit de Florentijnse Republiek
Volgens de meeste biografen was Leonardo's opvallendste karaktertrek dat hij vaak enthousiast aan een opdracht of nieuwe interesse begon maar dan heel vaak zijn begonnen werk niet afmaakte. Hiervan zijn vele voorbeelden bekend vooral met zijn artistieke opdrachten. Maar hij had ook bijna zijn hele leven het plan voor een allesomvattende encyclopedie te schrijven die hij ook nooit voltooide.
Leonardo, die linkshandig was en zijn hele leven in spiegelschrift schreef, noteerde zijn bevindingen gedetailleerd in aantekenboeken, die een combinatie zijn van kunst en wetenschap. Maar in tegenstelling tot sommige andere tijdgenoten, publiceerde of verspreidde hij deze boeken niet. De inhoud bleef dan ook tot de 19e eeuw verborgen, en kon dus tot die tijd andere wetenschappers en ingenieurs niet op een directe manier inspireren. Door deze geheimhouding, die in de middeleeuwen en tot ver in de nieuwe tijd niet alleen gebruikelijk was onder de meeste geleerden maar vooral onder alchemisten, voorspellers en dergelijke werd Leonardo dan ook niet als de eerste moderne ingenieur, maar juist als de "laatste van de klassieken" beschouwd.

Leonardo da Vinci heeft vele technische ontwerpen geschetst. Er is nooit iets gevonden dat er op wijst dat deze schetsen ook tot een model heeft geleid. Het is altijd bij schetsen gebleven. Links een vliegtuig dat met voetpedalen die aan vleugels gekoppeld waren moest kunnen vliegen. Rechts een helicopter met een spiraal propeller.

Respect en angst voor het rigide kerkelijke gezag, dat geen inbreuk op de bestaande opvattingen duldde, was er dan ook de reden van dat vele wetenschappelijke en technische ontwikkelingen door de geleerden en ontdekkers (Copernicus, Newton, Darwin, etc.) pas op latere leeftijd of zelfs na hun dood openbaar werden gemaakt. Pas na de renaissance begonnen wetenschappers echt hun bevindingen te verspreiden en dit leidde in de negentiende en twintigste eeuw tot een ware explosie van nieuwe inzichten en ontwikkelingen op technisch, sociaal en maatschappelijk gebied.

Opm. : Geen van zijn ontwerpen had overigens ooit kunnen vliegen omdat het zware constructies waren en de aandrijving was gebaseerd op het menselijk vermogen en dat is te weinig.

Sir George Cayley (1773-1857)

Sir George Cayley
(Het portret van Henry Perronet Briggs hangt nu in de Britse National Portret Dallery)

Sir George Cayley was een Britse luchtvaartpioneir die de fundamentele eigenschappen van het moderne vliegtuig beschreef. Hij wordt wel 'de vader van de Britse luchtvaart' genoemd. Hij is één van de belangrijkste mensen en heeft al in een vroeg stadion richtingwijzend de ontwikkeling van de luchtvaart bepaald. Velen beschouwen hem de eerste echte wetenschappelijke onderzoeker en de eerste persoon die begreep wat de onderliggende beginselen en krachten voor een vliegtuig waren. Hij bouwde zijn eerste zwever, een model helikopter met contra-roterende schroeven, in 1796. Drie jaar later heeft Cayley in een zilveren Medaillon de krachten die tijdens de vlucht van toepassing zijn op een vliegtuig gegraveerd. Aan de andere kant van het medaillon schetste Cayley zijn ontwerp voor een laagdekker zweefvliegtuig. In 1804 ontwierp en bouwde Cayley een hoogdekker zweefvliegtuig van een opvallend moderne uitstraling. Het model gekenmerkt zich door een verstelbare kruisvormige staart, een vlieger-vormige vleugel, gemonteerd met een hoge invalshoek en een beweegbaar gewicht om het centrum van de zwaartekracht te wijzigen. Het was waarschijnlijk de eerste zwever waarmee belangrijke testvluchten zijn gemaakt. Cayley bouwde een zweefviegtuig dat zo stabiel was, dat het onbemand van een heuvel kon worden gelanceerd.
Citaat van Cayley:

"Het was een schitterend gezicht deze mooie, witte vogel majestueus van de top van de heuvel naar de vlakte te zien zweven, door de stand van het roer en door zijn eigen gewicht dalende onder een hoek van ongeveer 8 graden met de horizon".

Hij publiceerde in 1809 de studie On Aerial Navigation waarin hij een aantal voorwaarden voor het vliegen uiteenzet. Hij zette zich bijvoorbeeld af tegen het idee van een zogenaamde ornitopter, een vliegtuig dat zich voortbeweegt door met de vleugels te klapwieken. In plaats daarvan pleitte hij voor het aerodynamisch vliegen, oftewel het glijden door de lucht met vaste, lift genererende vleugels en voortgedreven door een motor. Hiermee introduceerde hij als eerste de basisconfiguratie van moderne vliegtuigen.
Niet lang na zijn dood raakte zijn naam in de vergetelheid, waarom is onduidelijk. Hiermee werd ook zijn werk onvindbaar voor bijna alle luchtvaartpioniers in de tweede helft van de 19e eeuw.

Otto Lilienthal (1848-1896)

Otto Lilienthal

Otto Lilienthal (1848-1896) was een Duitse uitvinder en ontwerper van vele zweefvliegtuigen. Hij wordt beschouwd als één der pioniers van het vliegtuig. Na zijn opleiding aan een technische school in Potsdam begon hij in 1867 met zijn eigen experimenten. In 1891 maakte hij voor het eerst een zweefvlucht van meer dan 25 meter. In 1893 maakte hij al glijvluchten van 250 meter en in 1896 maakte hij zijn eerste vlucht met een dubbeldekker. In Lichterfelde (Berlijn), zijn toenmalige woonplaats, liet hij op een hangar een 15 meter hoge kunstmatige heuvel aanleggen, Van hieruit maakte hij ontelbare proef- en testvluchten, waardoor deze heuvel in Berlijn al snel een bezienswaardigheid werd.
Om er achter te komen waarom een vogel kan vliegen bestudeerde Lilienthal hun vleugels. Daaruit kwam hij tot de conclusie dat vogels dunne profielen hadden. Zijn conclusie was dat dunne profielen dus veel minder weerstand opleverden dan dikke profielen. Het gevolg was dat hij vleugels construeerde met latten en een bespanning van linnen. De eerste gemotoriseerde vliegtuigen, zoals de Flyer van de gebroeders Wright die de ontwikkelingen van Lilienthal hadden bestudeerd, hadden daarom deze vleugel constructies.
Hij raakte in 1896 zwaargewond bij een mislukte zweefvlucht en stierf de volgende dag. Lilienthal zou op zijn sterfbed de memorabele woorden: "Opfer müssen gebracht werden!" ("Offers moeten worden gebracht!") hebben gesproken. Het blijkt echter dat hij deze woorden eerder in zijn leven gebruikte om iets anders aan te duiden.

Lilienthal met één van zijn ontwerpen van een zweefvlietuig op zijn vliegheuvel in de omgeving van Berlijn.

Heden ten dage is deze omgeving het Otto Lilienthal-park geworden en staat op de top van die heuvel het herdenkingsmonument voor Lilienthal.

Samuel Piermont Langley (1843-1906)

Samuel Piermont Langley

Samuel Piermont Langleys was professor in de natuur wetenschappen op de Western Universety Pennsylvania en secretaris van het Smithsonian Institution. Zijn ontwerp dat met veel overheidsgeld (toen dus ook al!) was ontworpen en gebouwd en vanaf het dak van een woonboot moest worden gestart, belandde bij de eerste startpoging in de Potomacriver bij Washington. de geleerde Samuel P. Langley van het Smitsonian Institute overtroefden en de race om het eerste "luchtvaartuig zwaarder dan lucht" wonnen.

De ultime poging van Langley om als eerste een mandragend vliegtuig in de lucht te krijgen liep uit op een dramatische mislukking. Om de piloot in niet te groot gevaar te brengen had hij gekozen voor de lancering op het water. Hoewel de piloot bij de eerste pogingen ter nauwernood uit de ijskoude rivier gered kon worden bleek dit een verstandige beslissing te zijn. Na de tweede poging werd het project gestopt en kort daarna maakten de gebroeders Wright de eerste geslaagde vluchten.

De Great Aerodrome zou mogelijk wel hebben gevlogen als Langley gekozen zou hebben voor de meer traditionele startmethode vanaf de grond. De piloot had uiteraard nog geen idee hoe je een vliegtuig moest besturen en werd geconfronteerd met alle gevaren van dien. Hij zou het dan ten minste kunnen hebben kunnen krijgen in de eerste meters in de lucht. Helaas, Langley koos voor de methode van "trail and erros" en dacht dat dit minder risico zou opleveren bij een landing in het (koude)water. moet hierbij over een afstand van ongeveer 23 meter versnellen van nul tot 100 km/h. De trekkracht van de katapult moet bij de lancering dan circa 500 kg bedragen. Om dit te kunnen volbrengen was een motor van minimaal 12 pk nodig. De beschikbare motor leverde op dat moment slechts 8 pk.
Behalve het gebrek aan vermogen waren ook de krachten op het frame waren veel groter dan de dunne hout-en-linnen constructie van het vliegtuig kon weerstaan.
De voorvleugel werd zwaar beschadigd bij de eerste lancering van 7 oktober 1903. Een verslaggever die getuige was van de gebeurtenis beweerde dat het vloog  "... zoals een handvol cement" ofwel "als een baksteen". De zaken werden nog erger bij de tweede lancering van 9 december 1903, waar de achterste vleugel en staart al volledig afbraken tijdens de lancering. Charles Manley was bijna verdronken en kon nog op het nippertje worden gered uit het wrak in de met ijs bedekte Potomacriver.

Gebroeders Wright (Millville 1867-1912 ; Wilbur 1871-1948)

Gebroeders Wright

De gebroeders Wright waren zeer op de praktijk gerichte mensen die zich vooral richtten op praktische proeven bij het kiezen van het vleugelprofiel en de bestuurbaarheid. Zij maakten dankbaar gebruik van kennis van het vliegen die Lilienthal had vergaard en openbaar gemaakt. De broers, vernuftige fietsenmakers, bouwden eerst diverse zweefvliegtuigen en toen deze voldeden, besloten zij in een iets groter type een motor te plaatsen. De gebroeders Wright hanteerden een meer technische dan wetenschappelijke aanpak en begrepen ook dat voor een mandragend vliegtuig een motor met een "groot"(althans voor die tijd), vermogen en een laag gewicht nodig was. Zij vonden dit in Duitsland in de vorm van de Otto motor met inwendige verbranding. Ze bouwden en testten eerst diverse modellen en onderdelen. De voorganger van de Flyer 1 was een zwever waarin, behalve de aandrijving, alle kennis en ervaring was verwerkt die zij hadden vergaard. De Flyer, was grotendeels gebaseerd op door Otto Lilienthal ontworpen zweefvliegtuigen.
Het was de gebroeders Wilbur en Orville Wright op die historische zondag 17 december 1903 om 10.35 uur gelukt om wereldgeschiedenis te schrijven. De Wright Flyer No. 1 steeg op vanaf een horizontale lanceerrail. De Flyer 1 bleef op zijn eerste vlucht twaalf seconden in de lucht en legde hierbij 36,6 meter af. Dit werd al gezien als een groot mirakel. Het was echter niet het enige bijzondere. Het was bovendien gelukt om dit luchtvaartuig bestuurbaar te maken.

De historische foto van de eerste geslaagde vlucht van een bestuurbaar mandragend vliegtuig. zoals ontworpdn door de gebroeders Wright.

Zo vielen de puzzelstukken ineen en waren zij uiteindelijk het meest succesvol en wonnen de race om het bouwen van het eerste mandragende, op eigen kracht vliegende en bestuurbare vliegtuig.

Vliegtuigmodellen en ook modelvliegtuigen hebben een grote bijdrage geleverd aan de ontwikkeling van de vliegtuigen zoals we die nu kennen. Aanvankelijk war er sprake van vliegtuigmodellen als voorloper van een latere ontwikkeling. Tegenwoordig is er sprake van modelvliegtuigen als een op zichzelf staande categorie van vliegtuigen die overigens op dezelfde fundamentele gronden functioneren als de vliegtuigen uit de grote luchtvaart.

Ga naar : "Everything you need is in this box"

Ga naar : Firebird .....

Home .....




contact | © 2016