Mit einem Weltrekord können Papierflugzeug-Designer Fußballmannschaften besitzen und russische Öl-Erbinnen heiraten. Und laut dem Luft- und Raumfahrtingenieur und Rekordhalter Ken Blackburn braucht man auf dem Weg zum Ruhm nur drei Dinge zu beherrschen: gute Faltungen, einen guten Wurf und ein gutes Design.
Lassen Sie uns die ersten beiden in ein paar Worten abhandeln: Gute Falten sind extrem knackig und reduzieren das Profil des Flugzeugs und damit den Luftwiderstand. Außerdem machen sie das Flugzeug perfekt symmetrisch. Und ein guter Wurf bedeutet für verschiedene Flugzeuge unterschiedliche Dinge (auf die Spezifikationen gehen wir später ein), aber für einen Weltrekordversuch verwendet man einen Baseball-ähnlichen Wurf, um das Flugzeug gerade und so hoch wie möglich zu starten – es gibt ein Video von Blackburns Georgia-Dome-Start und dem anschließenden 27,6-Sekunden-Weltrekordflug online unter paperplane.org.
Nun zum Design, in dem die wahre Besonderheit von Papierflugzeugen liegt.
“Lange, rechteckige Flügel sind für langsame Geschwindigkeiten und lange Gleitflüge, und kurze, nach hinten gebogene Flügel sind für hohe Geschwindigkeiten und Manövrierfähigkeit”, sagte Blackburn, als ich ihn für mein Buch Brain Trust interviewte. Das sieht man am Unterschied zwischen Kondor und Schwalbe. Erstere ist für langsamen Segelflug optimiert, während die zweite – angenommen, es handelt sich um eine unbeladene europäische Schwalbe – für schnelle Sturzflüge und Tauchgänge optimiert ist. Da diese Hochgeschwindigkeitsflügel bei niedrigen Geschwindigkeiten nur sehr wenig Auftrieb haben, muss das Shuttle auch bei der Landung einen aggressiven Anstellwinkel mit der Nase nach oben einhalten. Eine Cessna mit geraden Flügeln kann fast flach auf der Landebahn landen.
Diese dreieckigen Flügel haben sicherlich einen Zweck bei der Konstruktion von Papierflugzeugen. “Ich mache selbst spitze Flugzeuge”, sagt Blackburn. “Sie sehen auf jeden Fall cooler aus, und wenn man ein Papierflugzeug quer durch den Raum wirft, kann man auch etwas haben, das cool aussieht.”
Aber ein Weltrekordflugzeug muss sich sowohl beim Start wie ein Dart als auch nach dem Abheben wie ein Segelflugzeug verhalten können – ein schwieriges Gleichgewicht. “Die Leute wissen gar nicht, wie gerne ich mein Flugzeug in die lange Richtung falten würde”, sagt Blackburn, was es ihm ermöglichen würde, die Flügel aus der 11-Zoll- statt der 8,5-Zoll-Seite des Papiers herzustellen. Aber bisher konnte er noch kein Design finden, das sowohl lange Flügel hat als auch der Kraft des fast 60 mph schnellen Abwurfs standhält.
Die Form der Flügel bestimmt auch andere Aspekte des Designs.
“Bei einem rechteckigen oder fast rechteckigen Flügel sollte der Schwerpunkt bei einem Viertel der Strecke von der Spitze bis zum Heck liegen”, sagt Blackburn, “aber bei einem Flugzeug mit dreieckigen Flügeln sollte der Schwerpunkt genau in der Mitte liegen.” Der Grund dafür ist, dass der zusätzliche Auftrieb eines rechteckigen Flügels ein zusätzliches Gewicht im vorderen Bereich erfordert, um zu verhindern, dass das Flugzeug sofort die Nase nach oben zieht und umkippt, anstatt zu fliegen. “Je weiter vorne der Schwerpunkt liegt, desto mehr wirkt das Flugzeug wie eine Wetterfahne”, sagt Blackburn. Man will aber keinen Amboss an der Nase aufhängen – das würde den Effekt des Auftriebs zunichte machen. Das optimale Design ist also ein Gleichgewicht zwischen Stabilität und Auftrieb.
Mathematisch bedeutet das, dass man bei einem Flugzeug mit quadratischen Flügeln genau die Hälfte des Gewichts vorne auf der Nase haben muss, damit der gesamte Schwerpunkt ein Viertel des Weges hinten liegt. Bei einem supereinfachen Flugzeug, das man durch mehrfaches Falten der 8,5″-Seite eines Stücks Papier und Falten der Flügel herstellt, muss man zum Beispiel genau die Hälfte des Papiers in die Vorderkante des Flugzeugs falten.
Rechnerisch kann man den Schwerpunkt des Papierflugzeugs mit einer Büroklammer einstellen. Eine Büroklammer sorgt dafür, dass der Schwerpunkt des Flugzeugs unter der Tragfläche auf dem Rumpf bleibt, so dass das Flugzeug stabil auf der rechten Seite steht. Aber die Weltrekordregeln verbieten jegliche Zusätze zum Papier, also ist kreatives Falten gefragt. Anstatt aerodynamisch vorteilhaften Ballast hinzuzufügen, falten Sie Ihre Flügel leicht nach oben, so dass, wenn Sie direkt auf die Nase des Flugzeugs schauen, der Rumpf und die Flügel den Buchstaben “Y” bilden, nicht den Buchstaben “T” (horizontale Flügel) und schon gar nicht wie ein nach oben gerichteter Pfeil oder ein dreireihiger Weihnachtsbaum (nach unten abgewinkelte Flügel).
Blackburn faltet auch die Flügelhinterkante leicht nach oben, um seinen startfähigen Dart ein wenig mehr wie ein Segelflugzeug aussehen zu lassen, sobald er in der Ebene ist. Hochklappen bedeutet, dass die Luft auf die Hinterkante drückt, wodurch das Flugzeug leicht um seinen Schwerpunkt rotiert und die Nase oben bleibt. Wie beim Space Shuttle, das gezwungen ist, mit der Nase hoch in der Luft zu landen, sorgt ein größerer Anstellwinkel für mehr Auftrieb (solange das Flugzeug dadurch nicht umkippt).
Beachten Sie all diese Konstruktionsmerkmale in den Plänen für Blackburns Weltrekord-Papierflugzeug, das oben abgebildet ist. Aber es gibt auch Verbesserungsmöglichkeiten – kann man die Flügel verlängern und trotzdem einen pfeilartigen Start ermöglichen? Wenn ja, könnte der Weltrekord im Papierfliegen und all sein Ruhm dir gehören.
