Kampfflugzeug EWR VJ 101

EWR VJ 101 - Alle Varianten Teil 1

In diese Gemeinschaft wurde von der Fa. Heinkel ein Flugzeug-Projekt mit Senkrechtstart-Eigenschaften eingebracht, das später unter der Bezeichnung VJ 101 A lief. Die Fa. Messerschmitt brachte den Typ VJ 101 B ein.

Aus diesen 2 Grundmustern wurde später in der Arbeitsgemeinschaft die VJ 101 C entwickelt und bis zum Bau von 2 Experimentalflugzeugen weitergetrieben. Die VJ 101 D als Nachfolgemuster stellt die Entwicklung eines einsatzfähigen VTOL Kampfflugzeuges dar. Diese Untersuchungsreihe wurde im Sommer 1964 zugunsten eines fortschrittlicheren Konzepts abgebrochen. Wie aus den Darstellungen 1 bis 3 zu ersehen ist, wurden zahlreiche Varianten untersucht. Die vorliegende Zusammenstellung beinhaltet ca. 70 Flugzeugentwürfe. Auf Grund der teilweise sehr weit zurückliegenden Entwurfsstudien war es sehr schwierig, umfangreiche und vollständige Unterlagen zusammenzutragen. Es muss darum gesagt werden, dass die vorliegende Zusammenstellung keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben kann.


VJ 101 A (Darstellung 4)
Ausgangsbasis für die VJ 101 A war die Überlegung, keine gesonderten Triebwerke für die VTOL-Phase vorzusehen. Diese Hub-Marsch-Triebwerke, die während des aerodynamischen Fluges nicht in Betrieb sind, bedeuten zusätzliches Gewicht, welches die Nutzlast herabsetzt. Die voll schwenkbaren Hub-Marsch-Triebwerke sind an Auslegern bzw. an den Tragflügeln angebracht. Die Steuerung während der VTOL-Phase erfolgt mittels Schubmodulation. Während der Marschflugphase ist der Schubüberschuß der 6 Triebwerke erheblich. In der VTOL-Phase dagegen kann der Ausfall eines der vorderen Triebwerke zum sofortigen Absturz führen. Wie aus Darstellung 4 zu ersehen ist, zeigt diese Konzeption einen einfachen Strukturaufbau für den Flugzeugrumpf. Die Triebwerkslagerung in dem Flügel und an den vorderen Triebwerksträgern dagegen bedeutete neuartige Entwicklungen.

VJ 101 B (Darstellung 5-9)
Die VJ 101 B entsprechend der Darstellung 5 wurde von der
Fa. Messerschmitt in die Arbeitsgemeinschaft EWR eingebracht. Dieses Flugzeug war ca. 7.000 kp schwer und verfügte über Hub-Marsch-Triebwerke vom Typ RB 153 und ein Hubtriebwerk, Typ RB 162. Die VTOL-Steuerung erfolgte über Reaktionsdüsen mittels abgezapfter Luft von den Hub-Marschtriebwerken.

Die Darstellung 6 zeigt einen vereinfachten Entwurf der Darstellung 5. Hierbei handelt es sich um die Auslegung eines Experimentalflugzeuges zu Erprobungszwecken. Da dieses Flugzeug wesentlich leichter ausgelegt ist, waren 2 Hub-Marsch-Triebwerke und 1 Hubtriebwerk ausreichend (Darstellung 7 und 8).

Diese Typen kennzeichnen gegenüber dem Typ in Darstellung 5 ein größeres Flugzeug. Aus diesem Grunde wurde zusätzlich zu den vorhandenen Triebwerken ein Hubtriebwerk eingebaut. Der Unterschied in der Anordnung ist aus den Darstellungen zu ersehen.

Darstellung 9 zeigt einen Entwurf mit einer grundsätzlichen Änderung der Triebwerkskonzeption. Wurde bisher der Hubschub um den Schwerpunkt orientiert, so sind in dieser Untersuchung zwei Triebwerksgruppen zu erkennen. Hinter dem Cockpit finden sich zwei reine Hubtriebwerke, während der Austritt der Hub-Marsch-Triebwerke für die VTOL-Phase weit in das Rumpfheck verlegt wurde. Die Rumpfunterseite um den Schwerpunkt bleibt damit für Waffenzuladungen frei.


Wippe zur VJ 101 C - Entwicklung (Darstellung 10)
Als erstes Experimentiergerät zur Erprobung reiner Schubsteuerung, wie sie der Konzeption des späteren Versuchsflugzeuges VJ 101 C zugrunde gelegt worden ist, wurde die Wippe gebaut. Sie ist so konstruiert, daß die Schubwirkung auf die Bewegungen der Nick- oder Roll-Achse, je nach Versuchs-Anordnung, jener im geplanten Flugzeug entspricht. Die Versuche schufen durch ihr positives Ergebnis erst die Voraussetzungen, in der Entwicklung der VJ 101 fortzufahren.
Mit diesem einfachen Gerät konnte schon im Mai 1960 experimentiert werden; dabei wurden nacheinander die Steuerung in der Nick- und der Roll-Achse von Hand, anschließend verschiedene Autopiloten erprobt.

Die Wippe ist im wesentlichen ein horizontaler Träger, der an einem Ende gelagert wird, während das andere Ende frei auf- und abwippen kann. Auf diesem Wippebalken ist ein Triebwerk RB 108 so montiert, daß sein Schub das freischwingende Balken-Ende nach oben bewegt.

In Ruhestellung wird der Wippebalken durch eine Stütze in der Horizontallage arretiert. Beim "Start" klinkt der Pilot diese Arretierung aus. Ein "Flug" besteht im Abheben des Wippenbalkens durch Triebwerkschub. Hierbei wird der Schub bis zu 80% durch den Gashebel eingestellt; eine Feinregulierung bis zu + 20% erfolgt über den Steuerknüppel, sodass sich ein Schubmodulationsbereich von 60-100% ergibt.

Die Steuerung ist so ausgelegt, dass sich der Wippebalken im Gleichgewicht hält, wenn der Gashebel voll geöffnet ist und der Knüppel auf Null steht. Für einen Ausschlag nach oben bleibt dann noch der Spielraum vom Schwebe- zum Maximalschub zur Verfügung.

Steuerausschläge sind möglich zwischen + 5 und + 15o zur Null-Lage. Die Freigängigkeit wird begrenzt durch zwei Stoßdämpfer vor und hinter dem Drehpunkt der Wippe und ist im genannten Bereich fixierbar.

Zwei verschiedene Anordnungen sind für die Steuerversuche vorgesehen: Zu Nick-Übungen ist der Pilotensitz dem freien Balken-Ende aufmontiert, unmittelbar vor dem Triebwerk, das hierbei als Rumpf-Triebwerk fungiert; auf diese Weise lassen sich mit dem Wippebalken die Bewegungen des geplanten Flugzeuges um seine Quer-Achse simulieren.

Für Roll-Übungen ist nur die Lage des Pilotensitzes verändert; er ist auf einem seitlichen Anbau in Verlängerung der Pendel-Achse angeordnet. Das Triebwerk fungiert jetzt als Flügel-Triebwerk. Auf diese Weise lassen sich mit dem Wippebalken die Bewegungen des geplanten Flugzeuges um seine Längs-Achse simulieren.

Schwebegestell zur VJ 101 C - Entwicklung (Darstellung 11)
Das Schwebegestell entstand als Simulationsgerät zur VJ 101 C während deren Entwicklung. Seine Geometrie wurde nach der Konzeption des künftigen Versuchsflugzeuges ausgelegt. Dadurch ließen sich aus den Testergebnissen unmittelbare Schlüsse auf das Verhalten des späteren Flugzeuges ziehen. Ein solches Experimentiergerät ermöglicht eine entscheidende Einsparung an Zeit, Geld und Risiko.

Seit 1961 wurden mit dem Schwebegestell erprobt: Senkrechtstart und -landung, Schwebeflug, Steuerung in allen drei Achsen und Höhenhaltung. Die Steuerbewegungen erfolgen durch Veränderung des Schubes (Schubmodulation) sowie - beim Gieren - durch Schwenken der Flügeltriebwerke und können sowohl von Hand als auch mit automatischer Regelung (Autopilot) ausgeführt werden. Deshalb leistet das Schwebegestell auch vorzügliche Dienste bei der Ein- und Umschulung von Testpiloten für die VJ 101 C.

Der Stahlrohr-Rumpf des Schwebegestells (mit seitlichen Auslegern), der wegen des besseren Zuganges zu allen Einheiten unverkleidet ist, trägt - in denselben Abständen vom Schwerpunkt wie beim geplanten Flugzeug - drei Triebwerke RB 108: zwei an den "Flügel"-Enden und eins im Rumpf, davor den Pilotensitz. Ebenso entspricht das Fahrwerk in Spurweite, Radstand und Lage zum Schwerpunkt jenem des Flugzeuges. Die Steuerung ist die gleiche.

Bei den ersten Versuchen wurde das Schwebegestell "gefesselt", d.h., in seinem Schwerpunkt mit Kardangelenk auf einer ausziehbaren Säule gelagert. Im März 1962 flog es zum ersten Mal frei, nach Senkrechtstart von einer Betonplatte. Unter den Rumpf, von Seitenleitwerk zu Seitentriebwerk, wurde zur Erforschung der Bodeneinflüsse ein Segel gespannt, das die Wirkung der Tragflächen simuliert. Die Ergebnisse sind ausgezeichnet: in jeder Steuerfunktion nicht nur manuell, sondern auch über Autopilot lenkbar, erfüllt dieses Experimentiergerät alle seine Aufgaben.

EWR VJ 101 - Alle Varianten Teil 2

VJ 101 C-X 1 UND -X2 (Darstellung 12 bis 14)
Die Auswertung der Untersuchungen an den Projektstudien VJ 101 A und VJ 101 B führten zu dem Entwurf VJ 101 C. Diese Konfiguration - Schulterdecker mit schwach gepfeilten Flügeln und je einer Doppeltriebwerk-Gondel sowie zwei Hubtriebwerken im Vorderrumpf - entsprach am ehesten den Anforderungen an einen Interzeptor der Geschwindigkeitsklasse Mach 2. Die Gründe für diese Triebwerksanordnung waren folgende:

a) Die gesamte Leistung (inklusive Nachbrennerschub) steht für Senkrechtstart und -landung zur Verfügung
b) Keine Schubverluste durch Strahlumlenkung
c) Die VTOL-Steuerung erfolgt durch Schubmodulation, daher sind keine Steuerdüsen erforderlich
d) Da die Hub-Marschtriebwerke und deren Lufteinläufe nicht im Rumpf eingebaut sind, resultiert daraus ein einfacher Strukturaufbau der Zelle mit relativ niedrigem Baugewicht.

Nach umfangreichen Messungen in Unter- und Überschallkanälen zur Ermittlung der aerodynamischen Eigenschaften wurde mit dem Bau von 2 Versuchsflugzeugen begonnen: der VJ 101 C-X1 und -X2. Die X2 unterscheidet sich von der X1 hauptsächlich durch Hinzufügen von Nachbrennern an die Hub-Marschtriebwerke, was eine 40%ige Vergrößerung der Nutzlast und eine Erhöhung der Geschwindigkeit von ca. Mach 1 auf da. Mach 1,8 zuließ.

Bei beiden Mustern besteht die Zelle vorwiegend aus Leichtmetall; an besonders heißen Stellen in Triebwerksnähe werden jedoch Stahl und Titan verwendet. Große Aufmerksamkeit erforderte die Gestaltung der Lufteinläufe für die Hubtriebwerke um Rumpf und die Schwenktriebwerke an den Flügeln. Die Einläufe der beiden Hubtriebwerke wurden im Normalflug durch eine einfache Klappe abgedeckt, die bei Start und Landung geöffnet wird. Die Zusatzeinläufe zu den Hub-Marschtriebwerken wurden in Form eines Schlitzes ausgebildet, der um die ganze Gondel herumläuft und der durch Vorschieben des gesamten Einlaufteils freigegeben wird.

Selbst bei großer Schräganblasung ergeben diese Schlitze eine befriedigende Druckverteilung am Triebwerkseintritt. Die Flugerfahrungen mit der X1 und der X2 brachten wertvolle Erkenntnisse spezieller Probleme wie VTOL Steuerung und Rezirkulation der heißen Abgasstrahlen.


Meilensteine in der Entwicklung der VJ 101 C waren:
- 2.11.1956: Projektwettbewerb "Interceptor" durch den Bundesminister der Verteidigung
- 29.9.1959: Entscheidung für VJ 101 - Lösung C
- 10.5.1960: Beginn der Versuche an der Wippe
- 3.5.1961: Beginn der Versuche auf der Säule mit Schwebegestell
- 13.5.1962: Erster Schwebeflug mit dem Schwebegestell
- 19.12.1962: Beginn der Versuche auf dem Stativ mit der inzwischen fertiggestellten VJ 101 C-X1
- 10.4.1963: Erster Schwebeflug der VJ 101 C-X1
- 31.8.1963: Erster aerodynamischer Flug der VJ 101 C-X1
- 20.9.1963: Erste getrennte Start- und Landetransition der VJ 101 C-X1
- 8.10.1963: Erste vollständige Transition der VJ 101 C–X1
- 23.4. - 3.5.1964: Anläßlich der Flugschau in Hannover sechs Transitionsflüge und ein Schwebeflug der dorthin überführten VJ 101 C-X1
- 15.5.1964: Montagebeginn der VJ 101 C-X2
- 12.6.1965: Erster Schwebeflug der VJ 101 C-X2 ohne Nachbrenner
- 12.7.1965: Erster aerodynamischer Flug der VJ 101 C-X2 mit gezündeten Nachbrennern
- 10.10.1965: Erster Senkrechtstart der VJ 101 C-X2 mit Nachbrennern

EWR VJ 101 - Alle Varianten Teil 3

VJ 101 C3 UND C4, T1 BIS T4 (Darstellung 15 bis 20)
Neben der Entwicklung der VJ 101 C wurden einige von ihr abgeleitete Entwürfe von Trainern und Einsatzflugzeugen angefertigt. Hierbei wurden verschiedene Cockpit- und Hubtriebwerksanordnungen untersucht. Die Projekte gelangten jedoch nicht weit über das Entwurfsstadium hinaus. Eigentlich wäre zu dieser Reihe auch das Projekt VJ 101 - C2 hinzuzuzählen, jedoch wurde die Untersuchung für diesen Entwurf wesentlich weiter vorangetrieben und mehrmals wieder aufgegriffen und fortgesetzt.


VJ 101 C - VARIANTEN (Darstellung 21 bis Darstellung 26)
Auf der Basis der VJ 101 C wurden Parallel-Entwicklungen durchgeführt, die im wesentlichen eine Änderung der Triebwerksanlage bzw. der Flügelgeometrie beinhalten. Während der Flugzeugentwurf in Darstellung 21 sich von den vorläufigen Untersuchungen nur durch das zusätzliche Hubtriebwerk hinter dem Flügel unterscheidet, beinhalten die Untersuchungsdarstellungen 22 und 23 fortschrittlichere Hubtriebwerke. Gleichzeitig wurden der Einlauf für die Hub-Marschtriebwerke sowie der Flügelaufbau entsprechend den Erkenntnissen aus den Voruntersuchungen zu VJ 101 X 1 geändert. Der Entwurf in Darstellung 23 kennzeichnet eine Trainervariante ausgehend vom Entwurf Darstellung 22.

Darstellung 24 und 25 zeigen eine Flugzeugvariante mit Hubtriebwerken. Gleichzeitig wurde die Flügelgeometrie ge¬ändert. Während bei dem Entwurf in Darstellung 24 nur die Flügelpfeilung geändert wurde, wurde in Darstellung 25 auch die Spannweite reduziert und die Flügelgeometrie vom Pfeilflügel zum Deltaflügel abgewandelt. Gleichzeitig erfuhren die Leitwerke eine Änderung ihrer Geometrie.

Darstellung 26 zeigt den Versuch, das Fahrwerk durch Luftpolster unter dem Flugzeugrumpf und Kippstützen an den Triebwerksgondeln zu ersetzen. Die Technologie dieses Flugzeuges ist bis auf das Stützsystem mit der in Darstellung 22 aufgezeichneten identisch.


VJ 101 C 2 (Darstellung 27 und 28)
Diese Projektstudie befaßte sich mit der Weiterentwicklung der VJ 101 XI und X 2 Experimental-Flugzeuge zu einem V/STOL Kampfflugzeug mit größerem Leistungsspektrum. Dieses Ziel sollte in erster Linie durch stärkere und modernere Triebwerke erreicht werden und zwar durch je 2 Gondeltriebwerke GE 1 J 1 und 2 Hubtriebwerke RB 162-34. Die Zellenstruktur wurde im wesentlichen beibehalten. Die Version VJ 101 C 2 N sollte unter Verwendung von Nachbrenner-Gondeltriebwerken noch bessere Leistungen erzielen. Die mit Nachbrennern ausgerüstete Version unterscheidet sich von der Normalversion durch Überschalleinläufe und etwas verlängerte Triebwerksgondeln.

Im Jahre 1965 kamen in einer weiteren Studie noch die zweisitzigen Versionen C 22 und C 22 N hinzu. Damit wurde eine Alternativlösung zu dem gemeinsam zu entwickelnden deutsch-amerikanischen Kampfflugzeug vorgeschlagen. Nach weiteren Untersuchungen entschloß man sich jedoch aus Leistungsgründen für andere Konfigurationen.

EWR VJ 101 - Alle Varianten Teil 4

VJ 101 XR (Darstellung 29)
In dieser Studie wurde die Möglichkeit untersucht, das Flugzeug VJ 101 X 1 mit nur 2 Hub-Marschtriebwerken anstelle der vier RB-145 auszurüsten. Es waren folgende Triebwerke vorgesehen: zwei Hubtriebwerke RB 162-34 im Rumpf und je ein Hub-Marschtriebwerk SNECMA Mars M 45 A in den Schwenkgondeln. Der Ausfall eines Hub-Marschtriebwerkes in der VTOL-Phase sollte durch zusätzlich in den Gondeln untergebrachte Pulverraketen abgedeckt werden, um zu verhindern, daß das Flugzeug zu große Rollbewegungen ausführt. Damit sollte die rechtzeitige Rettung des Piloten mittels Schleudersitz sichergestellt werden. Zelle und alle Systeme entsprachen bis auf eine Verschiebung der Hubtriebwerke im Rumpf nach rückwärts und die Neukonstruktion der Triebwerksgondeln weitgehend denen der VJ 101 X 1.


VJ 101 X 3 (Darstellung 30)
Es wurde eine Untersuchung durchgeführt, aus der VJ 101 X 2 (Darstellung 14) mit relativ geringem Aufwand ein zweisitziges Übungsflugzeug abzuleiten. Da bei Verwendung der gleichen Triebwerke der Aktionsradius zu klein geworden wäre, sollten anstelle der zwei RB-145 Hubtriebwerke im Rumpf zwei RB 162-34 Hubtriebwerke verwendet werden. Rechnerisch wurden ähnliche Leistungen wie bei der VJ 101 X 2 ermittelt.


VJ 101 X 4 UND VJ 101 X 4 A (Darstellung 31 und 32)
Die Vorprojektbetrachtung des Typs VJ 101 X 4 diente dem Zweck, aus den existierenden VJ 101 C Entwürfen mit möglichst geringem Umbauaufwand ein Einsatzflugzeug für die Erprobung bei der Truppe zu entwickeln. Um den Aufwand möglichst gering zu halten, sollten nur ein Hubtriebwerk und in jeder Gondel nur 1 Hub-Marschtriebwerk verwendet werden.

Es zeigte sich jedoch, daß auf diese Weise der gewünschte Aktionsradius nicht erreicht werden konnte und so wurde für den Typ VJ 101 X 4 A wieder ein zweites Hubtriebwerk im Rumpf vorgesehen. Der Aktionsradius wurde durch diese Maßnahme etwa doppelt so groß. Im Übrigen wurde, soweit möglich, die Zelle der VJ 101 C beibehalten, die Ausrüstung war entsprechend der VAK 191 B vorgesehen.


TYP 303 (Darstellung 33 und 34)
Beim Typ 303 handelt es sich vorwiegend um eine Vergrößerung des Grundtyps VJ 101 C. Während man die Hub-Marschtriebwerke offensichtlich nicht veränderte, wurden stärkere Hubtriebwerke eingebaut, um den Schubüberschuß während des Reisefluges nicht allzu stark wachsen zu lassen. In Typ 303, Darstellung 33, wurde zusätzlich versucht, die Hubtriebwerke in einer anderen Anordnung im Rumpf unterzubringen. Es handelt sich hier um eine Zweisitzer-Variante.


TYP 304 (Darstellung 35 und 36)
Die Entwürfe vom Typ 304 unterscheiden sich vom Typ 303 durch einen geänderten Flügel, dessen Geometrie vom Pfeilflügel zum Trapezflügel abgewandelt wurde. Die Anzahl der Hubtriebwerke wurde von 3 auf 4 Stück erhöht, wobei die Unterschiede der Anordnung aus den Abbildungen 35 und 36 zu ersehen sind.


TYP 305 (Darstellung 37)
Die Flügelgeometrie entspricht der des Typs 304. Die Anzahl der Hubtriebwerke würde, da es sich hierbei um ein kleineres Flugzeug handelt, von 4 auf 3 reduziert. Das Flugzeug selbst ist als Einsitzer ausgelegt.


TYP 306 (Darstellung 38 und 39)
Beim Typ 306 wurden grundsätzliche neue Anordnungen der Hubtriebwerke verwendet. Die Hub-Marschtriebwerke in den Flügelgondeln wurden von Zwillingsanordnung auf Einzelanordnung reduziert. Beim Typ 306 1 A (Darstellung 38) handelt es sich bei den Hub-Marschtriebwerken um Zweikreistriebwerke, in der Untersuchung Darstellung 39 um eine Variante mit Einkreistriebwerken.


TYP 307 (Darstellung 40 und 41)
Bei den Entwürfen vom Typ 307 handelt es sich wie bei denen vom Typ 306 um Varianten, bei denen die Anzahl der Hub-Marschtriebwerke in den Gondeln von je 2 auf je 1 reduziert wurde; es handelt sich hierbei wie beim Typ.306 1 A um Zweikreistriebwerke. Der Unterschied in den Hubtriebwerksanordnungen ist aus den Abbildungen ersichtlich. Der Flügel wurde gegenüber dem Typ 306 zu einem Trapezflügel abgeändert. Die VTOL-Steuerung um die Rollachse soll zusätzlich zur Schubmodulation der Hub-Marschtriebwerke durch Reaktionssteuerung, welche von den Hubtriebwerken versorgt wird, erfolgen.


TYP 310 (Darstellung 42, 43 und 44)
Wie aus den Darstellungen 42 und 43 zu ersehen, ist man vom bisher verfolgten Konzept der VJ 101 C - Entwicklung abgewichen und auf die VJ 101 A - Entwicklung zurückgekommen. Selbstverständlich unterscheiden sich diese Entwürfe in den Details von den alten Untersuchungen. Die Flügelgeometrie wurde geändert, zusätzliche Hubtriebwerke im Rumpf untergebracht und die Hub-Marschtriebwerke von den Flügelspitzen an den Rumpf verlegt.

Wie aus Darstellung 44 zu ersehen ist, versucht man das alte Konzept in ein moderneres Gewand zu kleiden. Man hat die rückwärtigen Hub-Marschtriebwerke in geschlossenen Gondelkörpern, die direkt am Rumpf anliegen, untergebracht und die vorderen Hub-Marschtriebwerke durch schwenkbar eingebaute Hubtriebwerke ersetzt. Gleichzeitig wurden Flügelgeometrie und Cockpitanordnung geändert