Autor: ek

Grumman XF5F Skyrocket

Grumman XF5F Skyrocket

Grumman XF5F Skyrocket (Archiv: Eberhard Kranz)

Bei der Grumman XF5F Skyrocket handelte es sich um einen zweimotorigen bordgestützten Jäger, der für die US Navy bestimmt war. Trotz guter Leistungen ging die Maschine nie in die Serienproduktion.

Spannweite: 12,80 m, Länge: 8,76 m, Geschwindigkeit: 631 km/h.


Grumman XF5F Skyrocket

Am 6.12.1929 gründete Leroy Grumman zusammen mit mehreren Partnern die Grumman Aircraft Engineering Corporation in Bethpage New York. Nachdem die Firma mit der Entwicklung von Schweißverfahren für Aluminiumrohre das notwendige Startkapital verdient hatte, begann man mit der Entwicklung von Flugzeugen, dem eigentlichen Unternehmensziel. Grumman und die meisten seiner Partner waren ehemals bei der Loening Aeronautical Engineering in New York beschäftigt. Leroy Grumman zum Beispiel als Projektingenieur. Neben anderen Projekten entwickelte man bei Grumman ein neues bordgestütztes zweimotoriges Jagdflugzeug nach einem ungewöhnlich modernen Konzept, das intern die Bezeichnung G-34 trug. Es beschrieb einen zweimotorigen Ganzmetall-Tiefdecker, wobei die durchgehende Tragfläche wegen eines extrem verkürzten vorderen Rumpfteils weit vor der eigentlichen Rumpfnase lag. Als Motoren empfahl man die neuen luftgekühlten Neun-Zylinder-Sternmotoren Wright XR.1820-0/42 mit einer Startleistung von je 1.200 PS (882 kW), ließ aber auch andere Triebwerke nach Wahl der Hersteller zu. Das Leitwerk hatte zwei rechteckige Endscheiben und das Heckradfahrwerk war hydraulisch einziehbar. Grumman reichte das Projekt G-34 im Mai 1938 beim US Navy Bureau of Aeronautics für die Ausschreibung SD112-14, die an insgesamt 13 Firmen ergangen war, ein. Unter den Konkurrenten befanden sich unter anderen Lockheed, Brewster, Seversky und Douglas. Die Forderungen der Ausschreibung lagen bei einer Höchstgeschwindigkeit von 375 Miles/h (603 km/h), einer Gipfelhöhe von mindestens 20.000 Fuß (6.096 m) und einer Reichweite von 1.250 Miles (2.011 km). Besonderer Wert wurde auf eine überragende Steigleistung gelegt, da diese bisher einer der Schwachpunkte der  bordgestützten Jäger der US Navy gewesen war. Als Minimum forderte man 3.750 ft/min (1.143m/min oder 19,05m/s), was für die damalige Zeit einen extrem hohen Wert darstellte. Die Startmasse durfte 10.000 lbs (4.536 kg) nicht überschreiten. Die Bewaffnung sollte aus zwei 23 mm Maschinenkanonen der dänischen Firma Madsen mit je 80 Schuß bestehen, deren Lizenz von Colt Browning erworben werden sollte, was später nicht erfolgte. Bereits am 30.Juni 1938 bestellte das US Navy Bureau of Aeronautics einen Prototyp der G-34 als XF5F-1 mit der Nummer 1442 für 261.000 US Dollar zur Untersuchung der Möglichkeiten des Einsatzes schwerer zweimotoriger Jagdflugzeuge auf Flugzeugträgern. Nach Erhalt der Bestellung begann das Entwicklungsteam um William T. Schwendler, das gerade die Projektarbeiten an der F4F Wildcat abgeschlossen hatte, mit Hochdruck an der F5F zu arbeiten.

Hauptkonstruktionsmerkmale der Grumman XF5F Skyrocket

Das werdende Flugzeug entsprach ziemlich den eingereichten Entwurf G-34. Es war ein zweimotoriger Tiefdecker in Ganzmetallbauweise. Das Neue dabei war, dass der dreiteilige Tragflügel, wobei das rechteckige Tragflächenmittelstück, das auch die beiden Motorengondeln trug, 0,1905 m vor der Rumpfspitze lag und so strömungstechnisch wie eine Tragfläche eines Hochdeckers wirken sollte. Das Tragflächenmittelstück war zweiholmig aufgebaut und in Halbschalenbauweise mit Leichtmetallblechen verkleidet. Im Inneren befand sich auf jeder Seite zur Motorgondel hin ein aus Gummigewebe bestehender Kraftstofftank, während zur Längsachse hin die Bewaffnung eingebaut war. Diese sollte ursprünglich nur aus zwei dänischen 23 mm Maschinenkanonen Madsen bestehen, später, als diese nicht zur Verfügung standen, aus je zwei 7,62 mm Maschinengewehren Browning 0.3 mit je 500 Schuss und zwei 12,7 mm Maschinengewehren Browning 0.5 mit je 300 Schuss. Nach Absprache mit dem US Navy Bureau of Aeronautics sah man schließlich den Einbau von vier 12,7 mm Maschinengewehren Browning 0.5 mit je 300 Schuss vor. Der Nasenbereich war verdrehungssteif ausgeführt. Die trapezförmigen Außenflügel trugen die Querruder, deren Trimmung im Flug verstellt werden konnte und waren mit Schnellverschraubungen an das Tragflächenmittelstück befestigt. Durch deren Lösen konnten die Außenflügel um 135 Grad nach oben geklappt werden, um bei der Unterbringung auf den Flugzeugträgern kostbaren Platz zu sparen. Bei Grumman hatte man bei den bereits gefertigten Modellen F2F und F3F immer den luftgekühlten 14 Zylinder Doppelsternmotor Pratt & Whitney R-1535 Twin Wasp verwendet. Dieser hatte einen Durchmesser von 1,121 m, eine Länge von 1,353 m und wog 493 kg. Allerdings betrug seine Startleistung nur 825 PS (607 kW). Der vorgeschlagene Wright R-1820 Cyclone war wesentlich größer. So betrugen der Durchmesser 1,40 m und die Länge 1,20 m und er wog mit 605 kg nahezu 20 Prozent mehr. Allerdings betrug seine Startleistung 1.200 PS (882 kW)  und diese Leistung war notwendig, um die ehrgeizigen Forderungen der Ausschreibung zu erfüllen. Also entschied man sich bei Grumman für das Wright Triebwerk. Bei den späteren Luftkanalmessungen rüstete man allerdings eine Tragfläche mit dem Modell des Wright R-1820 und die andere Tragfläche mit dem Modell des Pratt & Whitney R-1535 aus, um die Widerstandsmomente beider Triebwerke vergleichen zu können.

Die beiden Wright XR 1820 Cyclone waren so nah wie möglich zu einander angebracht, um bei Ausfall eines Motors so nahe wie nur möglich an der neutralen Längsachse des Flugzeugs zu sein, was die Torsionsmomente verringerte. So betrug der Abstand zwischen den beiden Propellerkreisen nur  52 cm. Gleichzeitig lag die Propellerebene 2,46 m vor der Kabine des Piloten. Um die Drehmomente der Motoren auszugleichen, waren die Drehrichtungen der Luftschrauben gegenläufig, das heißt ein Motor war rechts- und der andere linksläufig. Das Hauptfahrwerk wurde hydraulisch nach hinten in die Motorgondeln eingefahren, schaute aber im eingefahrenen Zustand wegen seiner Größe noch etwa zu 10 Prozent aus der Gondel heraus, deshalb versah man die Abdeckklappen mit einer entsprechenden Ausbuchtung. Da die US Navy für alle ihre Maschinen die Mitnahme von mindestens vier Bomben an Einzelaufhängungen vorsah und dies als K.O. Kriterium wertete, sah man bei Grumman schließlich fünf Aufhängepunkte , davon drei unter dem Tragflächenmittelstück und je einen an den Außenflügel vor, die aber nur mit maximal je 45 kg belastet werden konnten. Der gedrungene Rumpf mit einem ovalen Querschnitt war ebenfalls eine Ganzmetallschalenkonstruktion und bestand aus 12 Vollspanten, die mit Stringern verbunden waren. Diese trugen die aufgenietete Leichtmetallverkleidung. Die Pilotenkabine ragte hoch über die Rumpfkontur hinaus, um dem Piloten die Sicht über die durchgehende Tragfläche zu ermöglichen, was bei Trägerlandungen eine unabdingbare Forderung war. Die Kabinenverglasung bestand zum größten Teil aus gekrümmtem Plexiglasscheiben, was zu Verzerrungen und Reflexionen führte und später von den Testpiloten als sehr störend bezeichnet wurde. Unter dem Rumpf befanden sich am Rumpfheck zwei hydraulisch ausfahrbare Stählerne Fanghaken für die Bordlandungen. Das Leitwerk war ebenfalls aus Ganzmetall und bestand aus der  breiten trapezförmigen Höhenflosse, die zwei Doppeltrapezförmige Endscheiben als Seitenleitwerk trug. Die Trimmung der großzügig dimensionierten Höhenruder konnte im Flug verstellt werden. Die Seitenruder besaßen einen Hornausgleich. Der Rumpf lief am Heck in eine senkrechte Schneide aus, die wie eine zusätzliche Stabilisierungsflosse wirkte. Im Oktober 1938 war eine Attrappe im Maßstab 1:1 gebaut und wurde im großen Windkanal der NACA in Hampton Roads (Virginia) gründlich untersucht. Die Attrappe bestand aus Holz, Leichtmetall und Stahl und hatte so nahezu das projektierte Gewicht des Prototyps. An der durchgehenden Tragfläche stellte man im Übergangsbereich zur zurückgesetzten Rumpfnase Verwirbelungen und Turbulenzen fest, was zu einer Überarbeitung dieses Bereiches führte. Gleichzeitig verschob man die Motorgondeln um 19,05 cm nach vorn, was einen Geschwindigkeitszuwachs von 12 km/h brachte.

Bau und Erprobung des Prototypen XF5F Skyrocket

Von Ende 1938 bis Ende Februar 1939 wurde die Attrappe von verschiedenen Flugzeugführern und Technikern der US Navy gründlich inspiziert und überprüft. Dabei auftretende Beanstandungen wurden größtenteils konstruktiv umgesetzt. Am 17.Mai 1939 wurde endlich das Mockup der Maschine vom Leiter des Bureau of Aeronautics für endgültig erklärt und damit der au des Prototyps freigeben. Die Attrappe verblieb übrigens bis zum Dezember 1941 bei der NACA, bevor sie dort dann zerstört wurde. Ende 1939 war klargeworden, dass die Lieferung der Madsen Kanonen aus Dänemark nicht erfolgen würde, in Europa tobte bereits der  Zweite Weltkrieg. Ab Mitte Dezember 1939 begann man bei Grumman mit dem Zusammenbau der XF5F-, die inzwischen den Eigennamen „Skyrocket“ erhalten hatte. Während des Baus stellte man fest, dass die Maschine wahrscheinlich um 340 kg schwerer werden würde als ursprünglich geplant. Dies rief wieder das Bureau of Aeronautics auf den Plan, das damit überhaupt nicht einverstanden war. Die Ursache lag im Einbau der vier 12,7 mm Maschinengewehre Browning 0.5, die gegenüber den vorgesehenen zwei 23 mm Maschinenkanonen Madsen wesentlich schwerer waren. Durch einige Umbauten konnte das Mehrgewicht schließlich auf 317 kg reduziert werden. Ende März 1940 war dann die Maschine fertig gestellt und es konnte mit der Bodenerprobung begonnen werden. Vorher hatte man die gesamte  Maschine grau gespritzt, nur die Tragflächenoberseite war in „Navy Yellow“ gehalten. Am 1. April 1940 startete Grumman Chefpilot Paul A. Gill  mit der XF5F-1 zum Erstflug, der ohne große Probleme verlief. Das weitere Flugprogramm lag dann in den Händen von Bobby Hall und Sam  „Connie“ Converse. Bis Ende April hatte die Maschine bereits 25 Flüge von durchschnittlich 45 Minuten absolviert, man hatte die Motoren, die Hydraulik, die Kraftstoffzufuhr und die Ölkühlung getestet. Die Ölkühlung erwies sich als nicht ausreichend, das Öl überhitzte. Durch den Einbau größerer Kühler konnte man dieses Problem lösen. Weitere Veränderungen erfolgten an den Spinnern, auch erhöhte man die Sitzposition des Piloten, um dessen Sicht noch zu verbessern. Ab Januar 1941 begann Sam Converse mit der Ermittlung der Endgeschwindigkeit im steilen Bahnneigungsflug. Bereits am 30. Januar erreichte er 783,5 km/h und im Februar die Maximalgeschwindigkeit von 812,5 km/h. Mit der Maschine war er sehr zufrieden, besonders die gegenläufigen Drehrichtungen der Propeller ermöglichten präzise Anflüge, sowie problemlose Starts und Landungen.

Trotz guten Leistungen entschied man sich gegen die XF5F Skyrocket

Im Mai 1941 übernahm die US Navy offiziell die Maschine und unterzog sie einem ausgiebigen Testprogramm. So führte man  Vergleichsflüge gegen die damals besten englischen und amerikanischen einmotorigen Jagdflugzeuge, wie Supermarine Spitfire, Hawker Hurricane, Curtiss P-40, Bell P-39, Bell XFL, Vought XF4U, der später so erfolgreichen Corsair, Grumman F4F und Brewster F2A durch. Die Testflüge waren bis zum 15. Januar 1942 abgeschlossen. Dabei zeigte sich die XF5F-1 in allen Belangen überlegen und belegte in der folgenden Auswertung den ersten Platz vor der Supermarine Spitfire. Trotzdem entschied das Bureau of Aeronautics, auf den Serienbau der F5F-1 Skyrocket zu Gunsten der Grumman F4F Wildcat mit der Begründung, dass ein zweimotoriger Jäger wesentlich mehr Material in der Fertigung benötigte und auch im Einsatz wesentlich wartungsintensiver sei, zu verzichten. Bei Grumman änderte man noch die Rumpfspitze indem man sie wie bei anderen zweimotorigen Flugzeugen  über die Tragflächenvorderkante verlängerte, um in dem gewonnenen Raum zusätzlich Bewaffnung und Elektronik unterzubringen. Gleichzeitig war man von dem Konzept so überzeugt, dass man ohne Auftrag ein neues Projekt, die G-51 in Angriff nahm. Später erhielt man den Auftrag zum Bau zweier Prototypen der als XF7F Tigercat bezeichneten Maschine. Im Winter 1943 waren diese fertig gestellt und an das US Marine Corps übergeben. Bei den folgenden Tests zeigte die Maschine gute Leistungen, allerdings gab es öfters Probleme mit dem neuartigen Bugradfahrwerk. Um dies zu testen, erhielt die XF5F-1 das Bugrad der XF7F-1. Nach einer schweren Bruchlandung am 11. Dezember 1944 wurde die XF5F-1 so schwer beschädigt, dass sie abgeschrieben werden musste. Später wurde die F7F Tigercat noch in Serie gebaut, auch wenn die Stückzahl durch das Ende des Zweiten Weltkrieges drastisch reduziert worden war. Auch die US Army Air Force zeigte starkes Interesse an der Grumman XF5F-1 und gab Ende 1940 einen Prototypen, die XP-50, in Auftrag. Im Unterschied zur XF5F-1 hatte dieser ein Bugradfahrwerk und die nach vorn über die Tragflächenkante gezogene Rumpfspitze. Der Erstflug fand am 14. Mai 1941 statt. Auf Grund von Kühlerproblemen wurde die Maschine im Herbst 1942 so stark beschädigt, dass sie abgeschrieben werden musste. Auch hatte die USAAF sich inzwischen für die Lockheed P 38  Lightning als schweren zweimotorigen Jäger entschieden.

Technische Daten: Grumman XF5F Skyrocket

Verwendung: bordgestütztes schweres Jagdflugzeug
Land: USA

Triebwerk: zwei luftgekühlte Neun-Zylinder-Sternmotoren Wright  XR-1820-40/42 Cyclone mit Untersetzungsgetrieben und verstellbaren Dreiblatt-Metall-Propellern Hamilton Standard  

Startleistung:  je 1.200 PS  (882 kW)

Dauerleistung: je 1.000 PS (735 kW) in 4.400 m  

Baujahr: 1940

Besatzung: 1 Mann

Erstflug: 1. April 1940

Abmessungen:

Spannweite: 12,80 m

Spannweite Tragflächenmittelstück: 6,40 m

Spannweite Höhenleitwerk: 4,06 m

größte Flügeltiefe: 2,42 m

Rumpflänge: 7,59 m

Gesamtlänge: 8,76 m

größte Höhe: 3,75 m

Propellerdurchmesser: 3,50 m

Propellerfläche: 9,62 m²

Spurweite: 4,02 m

Radstand:  7,06 m

Flügelfläche: 28,19 m²

V-Form der Außenflügel.  +6°

Flügelstreckung: 5,81

Massen:

Leermasse: 3.677 kg

Startmasse normal: 4.598 kg

Startmasse maximal: 5.450 kg

Tankinhalt: 1.136 Liter

Flächenbelastung: 167,22 kg/m²

Leistungsbelastung: 1,96 kg/PS  (2,66 kg/kW)

Flugleistungen

Höchstgeschwindigkeit in Bodennähe: 616 km/h

Höchstgeschwindigkeit in 4.440 m: 631 km/h

Marschgeschwindigkeit in  5.000 m:  540 km/h

Landegeschwindigkeit: 130 km/h

Gipfelhöhe: 10.100 m

Steigleistung: 20,3 m/s

Steigzeit auf 1.000 m: 50 sec

Steigzeit auf 5.000 m: 6,0 min

Reichweite normal: 1.680 km

Reichweite maximal: 1.820 km

Flugdauer: 3,5 h

Bewaffnung

Vier 12,7 mm Maschinengewehre Colt-Browning 0.5 mit je 400 Schuss oder  zwei 23 mm Maschinenkanonen Madsen mit je 80 Schuss

Bombenlast  

Zwei 75 kg Bomben (je eine  unter jeder Tragfläche) oder fünf Bomben- Container mit je 10 Vier-Kilo-Splitterbomben unter den Tragflächen

 

Text: Eberhard Kranz

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