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Leichter als Luft

Manfred Boog

Mit freundlicher Genehmigung der Fachzeitschrift

Von den Ursprüngen des Modellflugs, Teil 2

Der erste erfolgreiche Start eines Flugmodells auf dem ersten Großflugtag der Modellfluggeschichte

Während die so bahnbrechenden Erkenntnisse Leonardo da Vincis über die Grundlagen des Fliegens nach seinem Tod im Jahre 1519 im Verborgenen schlummerten, geschah lange Zeit eigentlich nichts, das zur Erforschung des Menschenflugs und zur Eroberung des Luftraums hätte beitragen können. Erst rund 250 Jahre später tauchten zwei junge Brüder auf, die ernsthaft und ausdauernd Versuche unternahmen, einen brauchbaren Flugapparat zu entwickeln.

Josef-Michel (1740 – 1810) und Etienne-Jacques (1745 – 1799) Montgolfiere waren Söhne eines Papierfabrikanten aus Annonay in Südfrankreich. Seit ihrer Jugend interessierten sie sich für technische und naturwissenschaftliche Neuerungen und beschäftigten sich auch mit Flugproblemen. Sie gingen aber nicht den Weg der meisten Flugpioniere, die wie die Brüder Lilienthal den „Vogelflug als Grundlage der Fliegekunst“  ansahen.

Waren sie Modellflieger? Oder gar Modellsportler im heutigen Sinn? Doch hinterfragen wir einmal kritisch: Werden Leute, die sich mit Flugmodellen befassen, stets von den gleichen Motiven geleitet? Sind alle Modellflieger gleich? Keineswegs: Es gibt die Tüftler, die Bastler, die Spinner, die Enthusiasten, die Nostalgiker, die Techniker, die „reinen“ Sportler, die Angeber, die von Ehrgeiz und Geltungssucht Getriebenen, die Fachidioten, die tüchtigen Modellbauer und Modellflieger, die guten und immer hilfs-bereiten Kameraden. Kaum jemand von uns wird sich glasklar in die eine oder andere Gruppe einordnen können, aber jeder wird bei ernsthafter Gewissenserforschung einiges oder sogar vieles von all dem in seiner eigenen Biographie wiederfinden.

Selbstverständlich waren in den verschiedenen geschichtlichen Epochen die Beweggründe und Impulse ebenfalls völlig unterschiedlich. Am Anfang standen die Träumer, die Phantasten, die Pioniere, aber auch erfolgreiche Aerodynamiker und Tüftler. Vor und während der modernen Kriege warb die Obrigkeit in fast allen Staaten um modellflugbegeisterte Jugendliche und förderte sie. Natürlich nur aus dem einen Grund, um Flieger in die großen Luftschlachten schicken zu können. Dann kamen die Nachkriegsjahre, die Zeit der Bastler, der fortschrittlichen Techniker, der exzellenten Modellbauer. Anfangs langsam, inzwischen aber mit Riesenschritten begann die Zeit, in der eine sich ständig ausweitende Modellbauindustrie den Modell-sportlern sauber konstruierte Flugmodelle, leistungsfähige Triebwerke und sichere Fernsteueranlagen anbot. Modellflug für Perfektionisten? Oder geht einiges schon in Richtung „Spaßgesellschaft“?

Allen, so unterschiedlich ihre Motive und Ziele auch sein mögen, allen ist eins gemeinsam: Sie versuchen, ihre Fluggeräte – nennen wir sie „Flugmodelle“ – in die Lüfte aufsteigen zu lassen. Dabei mögen die Modelle und ihre Auftriebs- und Antriebskräfte sowie die Start- und Flugmethoden völlig unterschiedlich sein. Das Ziel ist für alle das gleiche. Und so können wir die Gebrüder Montgolfiere mit Fug und Recht „Modellflieger“ nennen, denn auch sie arbeiteten intensiv und engagiert an dem „Ikarus-Traum“ eines jeden Modell-fliegers. Und so beginnt mit ihnen eigentlich die Modellfluggeschichte, wie wir sie aus den uns bekannten Quellen nachweisen können.

Josef-Michel Montgolfiere 1740 – 1810

 Etienne-Jacques Montgolfiere 1745 – 1799

Die Brüder Montgolfiere beobachteten immer wieder fasziniert, wie die Wolken entstanden, ganz besonders dann, wenn diese sich zu großen, drohenden Gebilden auftürmten. Dann stellten sie sich die Kräfte vor, ungeheure Auftriebskräfte, die diese Dampfmassen an ihrem südfranzösischen Himmel in die Höhe trieben und manchmal nahezu explosionsartig eine Kulisse wie im Hochgebirge aufbauten. Diese Kräfte, die ihrer Meinung nach im Wasserdampf schlummerten, wollten sie auffangen und sich nutzbar machen.

Sie fertigten kleine, später größere Papierhüllen an, fingen aufsteigenden Dampf auf, um die Auftriebs-kräfte nachzuweisen. Erfolglos. Der Wasserdampf kondensierte, und die Papierhüllen sanken durchnässt zu Boden. Doch die beiden Tüftler ließen sich nicht entmutigen und suchten mit Ausdauer nach einem anderen geeigneten Gas. Dabei muss man berücksichtigen, dass die Gebrüder Montgolfiere bei ihren Arbeiten kein natürliches lebendes Vorbild hatten. Aber sie konnten ihr Erfolgsrezept „leichter als Luft“ aus Naturerscheinungen und Beobachtungen physikalischer Vorgänge ableiten. Als sie das Aufsteigen von Rauch mit in ihre Überlegungen einbezogen, kamen sie auf die richtige Spur. Sie bauten zunächst kleine, dann größere Hüllen aus Taft, die sie von innen mit Papier beklebten. Stroh und angefeuchtete Wolle benutzten sie als Heizmaterial, um diese Ballonmodelle mit Dampf zu füllen. Dabei hatten sie – ohne es zunächst zu erkennen – den Heißluftballon erfunden.

In einem ganz einfachen Versuch lässt sich nachweisen, dass erwärmte Luft nach oben steigt und sogar u. U. eine Last anheben kann: Eine Plastiktüte wird an eine kleine Zugwaage gehängt. Von unten heizt man mit einem Teelicht die Luft im Inneren der Hülle auf. Daraufhin zeigt die Waage ein geringeres Gewicht an. Die Plastiktüte mit ihrer Luft im Inneren ist scheinbar leichter geworden
Von den starren Körpern wissen wir, dass Kälte zusammenzieht und Wärme ausdehnt. Am einfachsten erkennt man das bei Elektrizitätsleitungen: Im Winter sind sie relativ straff, im Sommer hängen sie durch. Wärme dehnt aus. Das gilt auch für die unsichtbare und bewegliche Luft. Veranschaulichen kann man das, wenn man die Luft in einem Stehkolben erhitzt und das Austrittsröhrchen schräg in ein Wasserbecken hält. Kleine Luftblasen verlassen das Rohr, ein untrügliches Zeichen dafür, dass Wärme die Luft im Inneren des Kolbens ausdehnt

Nicht der Dampf, sondern die heiße Luft blähte die Hüllen auf und trieb sie in die Höhe. Dieser Auftrieb entsteht, weil erwärmte Luft sich ausdehnt und daher leichter wird als die sie umgebende Kaltluft. Ein Kubikmeter Luft wiegt bei 0 °C und 750 mm Druck 1,293 kg. Erstaunlich: Wenn man ihn von 0 °C auf 80 °C erhitzt, verliert er etwa 300 Gramm an Gewicht. Wird er dann von der ihn umgebenden kälteren Luft isoliert, meinetwegen durch eine leichte Hülle, dann steigt er auf.

Was bewirkt die Erwärmung? Ein Kubikzentimeter warmes Wasser enthält weniger (nennen wir sie mal ganz salopp) „Teilchen“ als vor seiner Erwärmung. Daher das geringere Gewicht

Erkannt und definiert wurde dieses Naturgesetz bereits im Altertum von Archimedes (etwa 287 – 212 v. Ch.).

„Ein Körper“, so sagte er, „der in eine Flüssigkeit eingetaucht wird, verliert scheinbar so viel an Gewicht, wie die von ihm verdrängte Flüssigkeitsmenge wiegt.“

Die Physik nennt dies das „archimedische Prinzip“ oder das „hydrostatische Grundgesetz“. Das gilt auch für Gase: Ein Ballon schwebt in der Luft oder steigt auf, wenn die von ihm verdrängte Luftmasse schwerer ist als sein Gesamtgewicht. Erinnern wir uns an unser Beispiel und rechnen es einmal durch:
Die erhitzte Luft wiegt (1,293 kg - 0,300 kg = 0,993 kg) 0,993 kg. Dazu kommt die Ballonhülle mit 200 g Gewicht. Das ergibt ein Gesamtgewicht von 1,193 kg. Die verdrängte Luft wiegt 1,293 kg. Bleibt ein rechnerischer Unterschied von 0,100 kg. Das ist also die Auftriebskraft unseres fiktiven Heißluftballons. Wir könnten ihm also noch getrost zwei oder drei 20-g-Normalbriefe als Nutzlast und „Luftpost“ mit auf die Reise geben.

Diese Zusammenhänge erkannten die Gebrüder Montgolfiere allerdings nicht. Sie meinten, sie hätten durch die Verbrennung bestimmter organischer Stoffe (wie z. B. Schafswolle) ein neuartiges leichtes Gas gewonnen. Sie nannten es „Montgolfieregas“. Nach anfänglichen Versuchen mit kleinen Papiertüten bauten sie einen sehr viel größeren Ballon. Der verbrannte aber aus Unachtsamkeit noch während der ersten Füllung. Den zweiten Ballon vergrößerten sie noch einmal auf ca. 20 m3 Inhalt. Hier war das Verhältnis zwischen Heißluft-Füllung und dem Gesamtgewicht schon so günstig, dass der Ballon noch vor Beendigung des Aufheizens die Halteschnüre zerriss. Er stieg in kurzer Zeit auf etwa 300 m Höhe und blieb rund 10 Minuten in der Luft.

Die Wiege des öffentlich gemachten Modellflugs stand auf dem Marktplatz der kleinen Stadt Annoyan in der Landschaft Vivarais in den Cevennen, einem der westlichen Randgebirge des Rhonetals

Die Versuche mit ihren  „Aerostaten“ hatten die beiden Brüder im Freien und unter den Augen der Öffentlichkeit durchgeführt. Die Berichte von diesem ersten erfolgreichen Flugversuch erregten Aufsehen im ganzen Land. Nun beschlossen sie, ihre Erfindung einem ganz großen Publikum vorzuführen. Sie waren inzwischen 43 und 38 Jahre alt und betrieben eine gut gehende Papierfabrik. Dies alteingesessene Familienunternehmen war im Jahre 1782 als „königliche Papiermanufaktur“ Hoflieferant des französischen Königs geworden. Die Montgolfieres gehörten zu den angesehenen Bürgern ihrer Stadt, waren finanziell gut gestellt und hatten das notwendige Material in Fülle und gewiss auch genügend Hilfskräfte, um ihre Experimente vorzubereiten.

Sie planten also einen „Flugtag“, eine – na ja – modellsportliche Großveranstaltung, genau genommen die allererste in der Modellflug-Geschichte. Ihr „Flugplatz“ war keine abgelegene Wiese, nein, sie hatten ihre Startrampe mitten in ihrer kleinen Heimatstadt Annonay auf dem Marktplatz aufgebaut. Sie luden auch nicht ganz bescheiden einen Ratsherren, einen Bürgermeister oder meinetwegen einen Landrat als Schirmherrn ein. Nein, man bat die gesamte Ständevertretung der Landschaft Vivarais, die derzeit in Annoyan tagte, diesem Experiment beizuwohnen. Diese „Landstände“ waren seit dem Mittelalter als Vertreter der verschiedenen Stände die politische Spitze einer Region. Vergleichbar wäre das vielleicht damit, als hätte man heute einen kompletten Landtag eingeladen! Außerdem strömten zahlreiche Schaulustige von allen Seiten herbei.

Der neue Ballon der Montgolfieres war ein modellbauliches Wunderwerk: 12 m hoch, 600 m3 Rauminhalt, 230 kg Gewicht! Leinwandbahnen waren zu einer Ballonhülle zusammengeknüpft worden. Von innen hatte man sie mit Papier ausgefüttert, um sie luftdicht zu machen. Zur Verbesserung der Stabilität war der Ballon von außen mit einem Bindfadennetz überzogen.

Am 5. Juni 1783 beginnt die denkwürdige Flugschau: Mitten auf dem Platz, umringt von den Zuschauern, eine Rundung mit Schranken. Darin befindet sich ein hoher, korbähnlicher, kreisförmiger Rahmen. Zwischen zwei Masten hängt ein langer Sack aus Leinwand, schlaff und faltenreich. Von dem Sack aus laufen acht Seile strahlenförmig nach außen. Ihre Enden werden von starken Männern festgehalten.

5. Mai 1783: Die Brüder Montgolfiere führen ihren „Aerostaten“ vor. Der erste Aufstieg eines „Großmodells“ auf einem „Flugtag“ vor einem zahlreichen Publikum, darunter viele recht bedeutende Persönlichkeiten. Hier wurden die Grundlagen gelegt für den ersten erfolgreichen Schritt des Menschen in den Luftraum. Der Schlüssel dazu war der Modellflug ... wie in ganz vielen weiteren Kapiteln der Luftfahrtgeschichte auch

Die Montgolfieres begrüßten die Vertreter der Landstände und die zahlreichen Schaulustigen und erklärten, dass sie umgehend aus einer Mischung von Stroh und gehackter Schafswolle ihr „Montgolfieregas“ erzeugen würden. In einem zeitgenössischen Bericht hörte sich das Ganze dann so an: „Dienstag, den 5. Juni 1783, wurden die Landstände von Vivarais, welche sich eben zu Annonay versammelt hatten, von den Brüdern Montgolfier, den Erfindern einer aerostatischen Maschine, zu einem Versuch eingeladen, den sie vor den Augen des Publikums anzustellen beschlossen hatten. Wie sehr fanden sich die Abgeordneten und alle Zuschauer überrascht, als sie auf dem Marktplatz einen Ballon von 110 Fuß (35,8 Meter) im Umfang erblickten, der an einem Rahmen von 16 Fuß (5,2 Meter) im Geviert befestigt war. Dieser große Überzug wog mit seinem Rahmen 500 Pfund und konnte 22 000 Kubikfuß (etwa 750 Kubikmeter) Dämpfe fassen. Groß war das allgemeine Erstaunen, als die Erfinder ankündigten, dass ihre Maschine sich von selbst bis in die Wolken erheben werde, sobald sie mit einem Gas gefüllt sei, das sie je nach Belieben durch das einfachste Verfahren hervorbringen könnten. Bei allem Zutrauen, das man auf die Einsicht und Klugheit der Herren Montgolfier setzte, schien das den als Zeugen Geladenen so unglaublich, dass selbst die Gutgläubigsten an dem Erfolg dieses Versuches zweifelten.

Doch die Herren Montgolfier legten bereits die Hand ans Werk und fingen an, die Dämpfe zu entbinden, welche das Phänomen bewirken sollten. Die Maschine, die bisher nur einen leeren Sack voller Falten dargestellt hatte, blähte sich auf, schwoll zusehends, nahm eine feste, schöne Form an und strebte an, in die Höhe zu steigen. Noch war sie durch starke Männer zurückgehalten. Kaum aber war das Signal gegeben, so stieg sie auf und schwang sich schnell in die Luft, wo sie, immer rascher steigend, in weniger als zehn Minuten eine Höhe von 1000 Toisen (etwa 2000 Meter) erreichte.“

Der Ballon landete sanft in ca. 2 km Entfernung vom Startplatz in einem Weinberg. Die Bauern, die dort arbeiteten, waren erschrocken, als dieser ihnen völlig unbekannte Apparat hoch oben vom Himmel zu ihnen herabschwebte. So standen sie auch reglos dabei, als die Ballonhülle wegen restlicher Glut in der Gondel plötzlich in Flammen aufging. In Annonay wurde das Experiment mit frenetischem Beifall belohnt. Wie ein Lauffeuer verbreitete sich die Nachricht vom erfolgreichen Start einer „Montgolfiere“, wenn auch noch unbemannt, durch ganz Frankreich.

Wie reagierten die Politiker? Nun, fast genauso, wie ihre Kollegen es heute machen würden: „Sie waren jedoch so klug, sich nicht ein Urteil darüber anzumaßen, sondern ganz einfach ein Protokoll über alle vorgekommenen Tatsächlichkeiten und Erscheinungen ausführlich aufzunehmen und an die Akademie der Wissenschaften in Paris einzusenden. Dort beantragte der Minister die Ernennung einer eigenen Kommission zur genauen Untersuchung und Erörterung aller Tatsachen. Die Akademie ging auf diesen Antrag ein und ernannte zu dieser Kommission eine Reihe der tüchtigsten und berühmtesten Fachmänner“.

Das war wohl der richtige Weg, denn er führte geradlinig zum ersten erfolgreichen Flug eines Menschen in den Luftraum. Der Aufstieg einer „Montgolfiere“ am 5. Juni 1783 war ein ganz bedeutendes Ereignis, ein Markstein der Luftfahrtgeschichte:

Dies war der Beginn der Eroberung des Luftmeeres durch den Menschen.

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Stand: 26.02.2010